马氏体、铁素体、奥氏体、双相不锈钢的简单介绍.pdf

马氏体、、、铁素体、铁素体、、、奥氏体、奥氏体、、、双相、双相不锈钢的简单介绍

马氏体不锈钢

标准的马氏体不锈钢是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、
440B和440C型，这些钢材的耐腐蚀性来自“铬”，其范围是从11.5至18%，铬
含量愈高的钢材需碳含量愈高，以确保在热处理期间马氏体的形成，上述三种
440型不锈钢很少被考虑做为需要焊接的应用，且440型成份的熔填金属不易取
得。
标准马氏体钢材的改良，含有类如镍、钼、钒等的添加元素，主要是用于将
标准钢材受限的容许工作温度提升至高于1100K，当添加这些元素时，碳含量也
增加，随着碳含量的增加，在焊接物的硬化热影响区中避免龟裂的问题变成更严
重。
马氏体不锈钢能在退火、硬化和硬化与回火的状态下焊接，无论钢材的原先
状态如何，经过焊接后都会在邻近焊道处产生一硬化的马氏体区，热影响区的硬
度主要是取决于母材金属的碳含量，当硬度增加时，则韧性减少，且此区域变成
较易产生龟裂、预热和控制层间温度，是避免龟裂的最有效方法，为得最佳的性
质，需焊后热处理。

马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火、回火）对其性能进行调整的不
锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。这种特性决定了这类钢必须具备两个
基本条件：一是在平衡相图中必须有奥氏体相区存在，在该区域温度范围内进行
长时间加热，使碳化物固溶到钢中之后，进行淬火形成马氏体，也就是化学成分
必须控制在γ或γ+α相区，二是要使合金形成耐腐蚀和氧化的钝化膜，铬含
量必须在10.5%以上。按合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍
不锈钢。
马氏体铬不锈钢的主要合金元素是铁、铬和碳。图1-4是Fe-Cr系相图富铁
部分，如Cr大于13%时，不存在γ相，此类合金为单相铁素体合金，在任何热
处理制度下也不能产生马氏体，为此必须在内Fe-Cr二元合金中加入奥氏体形成
元素，以扩大γ相区，对于马氏体铬不锈钢来说，C、N是有效元素，C、N元素
添加使得合金允许更高的铬含量。在马氏体铬不锈钢中，除铬外，C是另一个最
重要的必备元素，事实上，马氏体铬不锈耐热钢是一类铁、铬、碳三元合金。当
然，还有其他元素，利用这些元素，可根据Schaeffler图确定大致的组织。

铁素体不锈钢

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立
方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这
类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于
制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。

这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应
用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此
使这类钢获得广泛应用。

奥氏体不锈钢

在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%
时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此
基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni
系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过
相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具
有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素
还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于
0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝
酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行
各业中获得了广泛的应用。

双相不锈钢

所谓双相不锈钢是在其固溶组织中铁素体相与奥氏体相约各占一半，一般量
少相的含量也需要达到30%。在含C较低的情况下，Cr含量在18%～28%，Ni含
量在3%～10%。有些钢还含有Mo、Cu、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏
体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶
间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以
及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间副食
和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种
节镍不锈钢。

双相不锈钢的性能特点

由于两相组织的特点，通过正确控制化学成分和热处理工艺，使双相不锈钢
兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，它将奥氏体不锈钢所具有的优良韧性
和焊接性与铁素体不锈钢所具有的较高强度和耐氯化物应力腐蚀性能结合在一
起，正是这些优越的性能使双相不锈钢作为可焊接的结构材料发展迅速，80年
代以来已成为和马氏