Cr-Ni系奧氏體不銹鋼以鎳為主要奧氏體化元素，鎳含量至少要在8％，最高可達(dá)30％。為保證鋼的不銹性和耐蝕性，鉻含量一般不低于17％。其基礎(chǔ)牌號(hào)為18-8型不銹鋼，該鋼種的鉻、鎳含量分別為19％和10％，在氧化性介質(zhì)中耐蝕性?xún)?yōu)良，在多種不太強(qiáng)的腐蝕性環(huán)境中也表現(xiàn)良好。為了提高其在各種不同使用條件下及較強(qiáng)腐蝕性環(huán)境中的耐蝕性能，鋼的合金成分在兩個(gè)方面進(jìn)行發(fā)展和改進(jìn)：一方面是提高鉻、鎳含量，鉻可以提高到25％以上，鎳甚至可達(dá)到30％；另一方面是向鋼中添加諸如鉬、銅、硅、氮、鈦和鈮等其他合金元素。該鋼種的碳含量一般都比較低，目前常用牌號(hào)的碳含量多低于8％，并且有越來(lái)越多的牌號(hào)達(dá)到超低碳（≤0.03％）甚至更低的水平（≤0.02％）。

  18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼，隨著不同性能的差異，演變出12Cr17Ni7、12Cr18Ni9、Y12Cr18Ni9、06Cr19Ni10、06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb、022Cr17Ni7、022Cr19Ni10、022Cr19Ni10N等牌號(hào)，各牌號(hào)成分上略有差異，用途也不盡相同（見(jiàn)表2-1-1）。

  (1)  12Cr17Ni7鋼合金化程度最低。其最大特點(diǎn)是組織具有亞穩(wěn)性，冷作硬化能力最強(qiáng)，可根據(jù)不同強(qiáng)度的要求，通過(guò)適當(dāng)?shù)淖冃翁幚?，?/4、1/2、3/4硬化態(tài)和固溶狀態(tài)下使用。但是強(qiáng)度提高的同時(shí)，塑韌性明顯下降。同時(shí)，由于較高的碳含量和較低的鉻含量使得其耐蝕性能也較弱。

（2）12Cr18Ni9鋼中鉻、鎳含量均有提高，因此材料為穩(wěn)定的奧氏體組織。其特點(diǎn)是強(qiáng)度稍低，但耐蝕性稍好。主要在退火狀態(tài)下使用，具有很高的室溫塑性，易于冷成型，在耐蝕、耐熱方面是最通用的一種奧氏體不銹鋼。

（3）Y12Cr18Ni9鋼特點(diǎn)是硫含量較高，因而改進(jìn)了它的機(jī)加工性能，使之成為易切削鋼。但由于硫含量的增加導(dǎo)致鋼中MnS夾雜含量增加，其成型性和耐蝕性比12Cr18Ni9鋼稍差。

（4）06Cr19Ni10鋼碳含量小于0.08％，并適當(dāng)提高了鎳和鉻含量，因此其耐蝕性能特別是耐晶間腐蝕性能優(yōu)于12Cr17Ni7、12Cr18Ni9 和Y12Cr18Ni9，力學(xué)性能與12Cr18Ni9鋼相近。降低碳含量雖提高了抗晶間腐蝕的能力，但在高溫下長(zhǎng)期運(yùn)行仍能引起晶間腐蝕。

（5）為完全避免晶間腐蝕的出現(xiàn)，開(kāi)發(fā)了06Cr18Ni11Ti和06Cr18Ni11Nb鋼。這兩種鋼的特點(diǎn)是分別采用穩(wěn)定化元素鈦和鈮在適當(dāng)熱處理工藝下與鋼中的碳元素優(yōu)先結(jié)合形成穩(wěn)定的TiC和NbC，從而阻止富鉻碳化物在晶界的沉淀，使這兩種鋼具有良好的抗晶間腐蝕的能力，其力學(xué)性能與12Cr18Ni9和06Cr19Ni10相當(dāng)。

（6）國(guó)內(nèi)在相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)曾廣泛使用1Cr18Ni9Ti。1Cr18Ni9Ti是蘇聯(lián)軍工體系中大量使用的不銹鋼材料，包括飛機(jī)制造、核潛艇制造等，在歷史上發(fā)揮過(guò)重要的作用。但是，1Cr18Ni9Ti材料本身在設(shè)計(jì)時(shí)有著先天的缺陷。當(dāng)時(shí)在沒(méi)有爐外精煉技術(shù)的特定歷史條件下，為解決晶間腐蝕問(wèn)題，采用了鈦穩(wěn)定化技術(shù)。但是由于鋼中含鈦，很容易生成TiN夾雜，導(dǎo)致此鋼在連鑄時(shí)發(fā)生節(jié)瘤現(xiàn)象。更致命的是，TiN夾雜嚴(yán)重破壞不銹鋼表面質(zhì)量，對(duì)于高表面質(zhì)量要求的軍工產(chǎn)品生產(chǎn)，不得已進(jìn)行表面修磨等處理。隨著冶金技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)超低碳不銹鋼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)。為此，國(guó)外不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中早已把1Cr18Ni9Ti排除在外。我國(guó)不銹鋼行業(yè)通過(guò)大量調(diào)研及工作，在最新的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中也將此鋼列為不推薦選用牌號(hào)。

（7）022Cr17Ni7、022Cr19Ni10分別在12Cr17Ni7、06Cr19Ni10牌號(hào)基礎(chǔ)上，將碳含量降低到0.03％以下，從而確保無(wú)晶間腐蝕。

（8）022Cr19Ni10N是在022Cr19Ni10基礎(chǔ)上添加0.1％～0.25％N，以提高力學(xué)性能和耐蝕性能。

  在18-8型Cr-Ni系奧氏體不銹鋼體系中，鉻、鎳當(dāng)量適當(dāng)?shù)臈l件下，奧氏體組織會(huì)極其穩(wěn)定，同時(shí)由于相對(duì)簡(jiǎn)單的中間相，在適宜熱處理制度下，可以杜絕中間相的析出，從而保證基體組織為純奧氏體組織。這樣的基體材料具有非常優(yōu)良的塑韌性，并且可以在液氦以下溫度繼續(xù)保持，因而得到了廣泛應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō)，19Cr-10Ni的成分基本能保證奧氏體組織的穩(wěn)定性。當(dāng)然，由于制造工藝的差異，在此類(lèi)材料中有時(shí)候會(huì)有少量鐵素體組織存在。18Cr-8Ni的06Cr19Ni10 鋼在完全固溶時(shí)也以?shī)W氏體組織為主要基體，但是在大變形和未充分固溶條件下，會(huì)有少量的馬氏體組織存在。進(jìn)一步降低鉻、鎳含量，比如17Cr-7Ni的12Cr17Ni7不銹鋼，其奧氏體組織穩(wěn)定性較差，也稱(chēng)為亞穩(wěn)奧氏體不銹鋼。馬氏體組織的存在，可以極大地提高不銹鋼的強(qiáng)度。人們利用12Cr17Ni7不銹鋼的這種特性，制造出高強(qiáng)度的不銹鋼部件，廣泛應(yīng)用于鐵路車(chē)廂、礦山設(shè)備等領(lǐng)域。

  為了保證18-8型Cr-Ni系奧氏體不銹鋼的耐蝕性能，要求其中的碳含量盡量低，由此發(fā)展出了超低碳的022Cr17Ni7和022Cr19Ni10奧氏體不銹鋼。碳含量降低帶來(lái)耐蝕性能的提升，但同時(shí)材料的強(qiáng)度進(jìn)一步降低。為了彌補(bǔ)這一弱勢(shì)，采用氮合金化技術(shù)以提高18-8型Cr-Ni系奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能。含氮18-8型Cr-Ni系奧氏體不銹鋼因兼具高強(qiáng)度和良好的耐蝕性，迅速得到了用戶(hù)的認(rèn)可。目前，在技術(shù)要求許可的情況下，06Cr19Ni10N和022Cr19Ni10N 普遍替代了06Cr19Ni10和022Cr19Ni10。在核工程領(lǐng)域，控氮型（N≤0.10％）Cr-Ni系不銹鋼更是得到了廣泛應(yīng)用。

  核反應(yīng)堆用不銹鋼的共同特點(diǎn)是：（1）較好的耐蝕性能，主要包括耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕及動(dòng)水腐蝕；（2）較高的力學(xué)性能，既包括較高的強(qiáng)度，也要求良好的塑韌性以滿(mǎn)足制造加工的要求和防止輻照脆化。因此，核反應(yīng)堆用不銹鋼均要求較高的晶粒度級(jí)別和完全固溶處理。隨著氮在奧氏體不銹鋼中的有益作用被發(fā)現(xiàn)，含氮和控氮的奧氏體不銹鋼被廣泛應(yīng)用于核反應(yīng)堆建造，特別是在堆內(nèi)構(gòu)件和一回路管路系統(tǒng)等核心設(shè)備上，以彌補(bǔ)奧氏體不銹鋼強(qiáng)度偏低的不足。含氮／控氮不銹鋼在長(zhǎng)期輻照下會(huì)脆化，且不同氮含量對(duì)應(yīng)不同的輻照劑量。因此，對(duì)于用于堆內(nèi)構(gòu)件制造的結(jié)構(gòu)材料，不銹鋼中的氮含量不允許超過(guò)0.10％。在我國(guó)，當(dāng)前控氮鋼種主要用于生產(chǎn)制造核電站堆內(nèi)構(gòu)件和一、二、三級(jí)設(shè)備等的材料，包括鍛件、板材、棒材和管材等，在核電站建造中作為關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料之一發(fā)揮了重大作用。為滿(mǎn)足核反應(yīng)堆用不銹鋼的性能要求，對(duì)材料的冶金質(zhì)量也提出了嚴(yán)格的要求，如對(duì)影響耐蝕性的非金屬夾雜物等級(jí)，對(duì)核運(yùn)行環(huán)境下的鈷、銅、硼元素含量的限制等。堆內(nèi)構(gòu)件主要由不同尺寸的鍛件、板材、棒材和管材（包括異型管）的奧氏體不銹鋼加工而成，板材和鍛件占其中的絕大部分。我國(guó)核電堆內(nèi)構(gòu)件的主體材料選用的也是與Z3CN18-10與Z2CN19-10相當(dāng)?shù)?22Cr19Ni10N（控氮304型不銹鋼），目前在我國(guó)二代核電、AP1000和華龍一號(hào)上廣泛應(yīng)用。

  奧氏體不銹鋼是不銹鋼中最重要的鋼種，該類(lèi)鋼是一種十分優(yōu)良的材料，有極好的抗腐蝕性和生物相容性，因而在化學(xué)工業(yè)、沿海、食品、生物醫(yī)學(xué)、石油化工等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。表2-1-2給出了各牌號(hào)18-8型Cr-Ni奧氏體不銹鋼的典型應(yīng)用領(lǐng)域。

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