不锈钢和镍基合金概述

1.不锈钢简介

金属材料原子的排列即晶体结构的不同形成了不同的金相组织:

金相组织

奥氏体

铁素体

双相(奥氏体-铁素体)

马氏体

沉淀硬化

不同金相组织的一些特性:

奥氏体双相(奥氏体-铁素体)
适用于低温冷冻环境
适用于高温环境
强度中等
延展性高
焊接性很好
易发生氯化物应力腐蚀开裂(SCC)
-60˚C 以下不适用
250˚C以上不适用
强度较高
延展性良好
焊接性良好
易产生氢脆

耐腐蚀不锈钢还是耐热不锈钢?

有些不锈钢最适用于耐腐蚀用途,有些适用于高温用途,还有一些既耐腐蚀又能耐高温;

耐蚀合金碳含量低,高温合金碳含量较高;

高温合金要控制晶粒尺寸;

奥氏体不锈钢

包括200系和300系不锈钢

部分300系奥氏体不锈钢

黑色为耐蚀牌号,红色为高温牌号,蓝色为耐蚀高温

部分高温奥氏体不锈钢

304不锈钢是全球产量最大的不锈钢牌号;

L为低碳含量牌号, 通常<0.03%;H 为“高”碳含量牌号 (通常C含量为0.04-0.1%);N表示氮合金化;S用于某些高温合金表示最高0.08%的C;

过去当L牌号成本较高时,321和347也用于耐蚀用途, 如今L牌号并不昂贵。321/321H和347/347H常用于高温环境;

碳含量的影响:

正面– 提高强度,特别是高温强度

负面 – 降低焊缝热影响区的耐蚀性, 或高温环境下由于碳化铬的形成而降低耐蚀性;

需要焊接并用于腐蚀环境时,选用L牌号。同时有强度需求时,选用“双牌号” :既具有低碳含量(适于焊接),又具有非L牌号的最低强度,例如 304/304L,316/316L

304/304H也是双牌号,但对于高温用途,宜选用带“H”的牌号。304与304H,321与321H, 347与347H在ASTM标准中具有相同的最低室温屈服强度和抗拉强度。

双相不锈钢

奥氏体相(浅色)与铁素体相(深色)大致等量

双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,也具有两者的不足;

通过添加中等量的镍获得两相(双相)结构;

N对于获得最佳性能是有利的,所以现在常常作为合金添加元素;

被视为解决问题的能手;

具有半磁性

双相不锈钢包括5类:经济型双相不锈钢、低合金化双相不锈钢、标准双相不锈钢、超级双相不锈钢和特超级双相不锈钢。每类中有不同的牌号。

优点不足
强度高 (优于铁素体或奥氏体)
良好的耐氯化物应力腐蚀开裂性能
在某些介质中具有很高耐蚀性
成形性能良好
焊接性能良好
良好的耐冲蚀腐蚀性能
延展性较差
易发生氢脆
低温脆化
高温脆化(>300oC)
加工制作及焊接工艺有待掌握
对焊接或热处理期间金相结构的不良变化较敏感

2.镍合金简介

镍合金的种类

Ni-Cr-Fe合金:例如合金800

Ni-Cr 合金: 如合金600

Ni-Cr-Fe-Mo合金:如合金825、 合金G

Ni-Cr-Mo合金:如合金625, C系列合金

Ni-Mo合金:如B系列合金

Ni-Cu合金:如合金400

工业纯镍:合金200

2.1:Ni-Cr-Fe和Ni-Cr合金

多为高温合金,但合金600和800用于某些腐蚀性环境,特别是苛性钠和氢氟酸介质

2.2:Ni-Cr-Fe-Mo合金

其性能表现往往与不锈钢最接近,但有些特性优于不锈钢。注意:在某些环境中,它们的性能不如高合金化不锈钢。

2.3:Ni-Cr-Mo合金

铁含量通常< 10% ,一般而言是耐蚀性最强的合金;
此类合金又细分为:625 合金、C系列合金和特殊类型合金。

  • 625合金

625是最常用的合金;

725和625 Plus 是时效硬化合金,耐蚀性不如625

  • C系列合金

Cr、Mo含量高,具有很强的耐均匀腐蚀、耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能

2.4:Ni-Mo合金

基本不含铬,仅适用于还原性环境

2.5:Ni-Cu合金

有些类似于Cu-Ni合金70/30 和 90/10,适合于还原性环境

2.6:工业纯镍

工业纯、非合金镍,主要用于耐苛性碱如NaOH或KOH环境的腐蚀

3:强度

部分牌号的最小强度值(ASTM 标准)

4:不锈钢和镍合金铸造牌号

某些铸造合金与锻轧合金比较类似,但其特性和耐蚀性与最接近的锻轧牌号仍有些许不同;选择铸造合金时必须谨慎,因为它们的强度、耐蚀性和焊接性会与锻轧产品有所不同。

部分铸造不锈钢牌号

CF8 ~ 304

CF3 ~ 304L

CF3M ~ 316L

CA15~ 410 (马氏体不锈钢)

CD3MN~ 2205 (双相不锈钢)

CK3MCuN~ 6%Mo不锈钢

CN7M – 合金20

标准的不锈钢铸造牌号如 CF8, CF3, CF3M等,其铁素体含量可达 15% (其余为奥氏体相), 而锻轧材料的铁素体含量一般 < 2%

部分铸造镍合金牌号

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