分类:知识大全时间:2023-02-03 09:33作者:未知编辑:猜谜语
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很明显,大家对于奥氏体是什么意思(奥氏体不锈钢多长钱一吨)不是那么的了解。对此,为了让大家对于这方面的知识有个清楚的熟悉,本站小编吕氏涵就来为大家讲解下这方面的内容,大家一起来看看吧!
我已经很久没有露过脸了。你不会忘记我的。
这么久没出来,主要是最近在忙项目。
另外,我们在考虑后续文章的连贯性,也就是先写什么,再写什么。
前几天有朋友看到我朋友圈发的五一风光照,赞不绝口,跟我说你好久没更新日记了。我以为你不会更新。
www.zhenxiatou.com我说,我怎么能呢?我会在这个月更新它。
这不,今天,我来了。
虽然有点晚,但我想说,我好想你。
哈,言归正传。
上周五,我在选择洁净室用的微型导轨时,其中一个就是材料的选择。
导轨供给商说使用马氏体不锈钢有防腐效果,然后又说使用奥氏体不锈钢防腐效果高。
我翻了翻手册,找到了下面的不锈钢性能列表,和导轨供给商说的一模一样。
事实上,在机械设计中,我们常常使用奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢,因为它们具有良好的物理和机械性能。
例如,常用的奥氏体不锈钢AISI303和AISI304的弹性模量约为200Gpa,屈服强度为190 MPa-230 MPa。
而常用的马氏体不锈钢AISI420和AISI440C的弹性模量为215Gpa,其中420淬火回火后屈服强度可达345 MPa-1420 MPa,440热处理后甚至可达1900Mpa。
淬火是将工件加热到奥氏体化临界温度以上30-50℃,保温后取出,在水中或油中快速冷却的过程。过去淬火用于打铁,制作镰刀,砍刀等。,使工具坚硬而不易碎(需要回火)。
为了方便理解和记忆,淬火可以理解为蘸水,就是把烧红的金属部件浸在水里,就像蘸辣椒酱一样,有点重。
回火是将淬火后的工件重新加热到727℃以下,保温后取出,在空气体、油或水中冷却的过程。蕙子体现了重新回火的意思,也就是淬火之后。一般淬火后需要回火,以消除内应力,稳定组织。
我们知道,奥氏体不锈钢无磁性,耐腐蚀性好,比如刚才说的303,304,316,202。
马氏体不锈钢有磁性,但耐腐蚀性不如奥氏体,如420、440、410、403等不锈钢。
那么问题来了,什么是奥氏体不锈钢?什么是马氏体不锈钢?为什么它们的磁性和耐腐蚀性不同?在应用上有什么区别?
这些问题常常在我脑海中闪现。每次我查他们,但是过了一段时间,我就想不起他们之间的区别了。我甚至常常混淆马氏体和奥氏体的性质。有吗?
于是这两天,我又把两者的区别梳理了一遍。今天就分享一下。如有不妥,欢迎大家指出,共同进步。
既然是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢,首先,什么是奥氏体,什么是马氏体?
说到毛体,我不得不从纯铁说起。
因为马氏体和奥氏体本质上都是在纯铁的基础上,在一定温度下加入不同浓度的碳形成的。
我们知道,当纯铁被加热到熔点1538度以上时,纯铁就变成了液体。
液态纯铁在冷却的过程中,在不同的温度范围内会结晶成不同结构的晶体。
结晶意味着液体变成固体。
水晶是指原子有规律地排列在空之间的物体。
关于晶体有几个概念需要解释。
为了更轻易理解,我把原子想象成一个苹果。现在,我们将向客户发送一批苹果。我们不会直接把苹果放在卡车上,而是先装箱,每个箱子都会按照一定的规则摆放。一盒苹果是一个晶胞。
几箱苹果装满一车后,就叫五谷。不同大小的车可以装不同的箱子,形成不同大小的颗粒。所有的车都装满了,运到客户那里形成晶体。
所以晶体是由颗粒组成的,是由这些苹果堆在车上的箱子里组成的,晶胞是由原子组成的。
例如,从熔点到1394度,铁结晶成称为δ-Fe的体心立方结构,从1394度到912度,铁结晶成称为γ-Fe的面心立方结构。当温度下降到912度以下时,它具有体心立方结构,称为α-Fe。
我们知道,水可以溶解糖、盐等可溶性物质,称为液体溶解度。
同样,上述三个温度区间的铁,δ-Fe、γ-Fe、α-Fe也能溶解碳,但溶解碳的能力不同,称为固溶体。
溶解在α-Fe中的碳称为铁素体=F,仍保持体心立方结构,而溶解在γ-Fe中的碳称为奥氏体= Au,仍具有面心立方结构,奥氏体可塑性很强,轻易变形。
但由于γ-Fe的原子间隙比α-Fe大,所以它能溶解的碳浓度也比α-Fe大。
奥氏体中的最大溶解碳为2.11%,铁素体中的最大溶解碳为0.0218%。
假如碳的质量分数超过了两者的溶解极限会怎么样?
形成化合物Fe3C,称为渗碳体,含碳量可达6.69%。
这里,我们有奥氏体的概念。
然而,上面提到的奥氏体在912到1394度之间。假如低于912度,γ-Fe会转变为α-Fe,所以单一奥氏体不存在。
当温度低于727℃时,奥氏体会与其他组织混合形成新的组织,而我们通常使用的不锈钢多为室温。
在室温下,不同浓度的碳溶解在铁中形成的结构是不同的。
例如,当碳含量小于0.0218%时,在室温下形成的结构是铁素体。
当碳含量为0.77%时,室温下形成的组织是铁素体和渗碳体的混合物,即珠光体,用p表示。
当碳含量为4.3%时,室温下的显微组织为奥氏体和渗碳体的混合物,即莱氏体,用Ld表示。
但是不存在单一的奥氏体。
那么奥氏体不锈钢从何而来?
说到这里,不得不说一下碳钢加热冷却的转变过程。
碳钢是以铁和碳为主要成分的合金,碳含量在0.0218%-2.11%的铁碳合金称为钢。其中,碳含量小于0.25%的碳钢称为低碳钢。碳含量在0.25%-0.6%的碳钢也叫中碳钢。当含碳量大于0.6%时,称为高碳钢。
合金是指一种金属元素与其他元素结合形成具有金属特性的物质。比如家里的铝合金窗,材质是铝、镁、硅,厨房水龙头主体一般是铜合金,以铜、锌为主,也含有少量的铅。
像锂铝合金、铝锂合金和钛合金一样,因为它们的强度与密度之比很高,所以常用于飞机结构。
在室温下,不同质量分数的碳钢加热到临界温度以上会形成奥氏体。这种奥氏体有一个特点,当它在不同的温度范围内等温或以不同的冷却速率冷却时,它会形成不同的结构。
临界温度是铁碳相图中A3、Acm、A1线对应的温度,表示不同质量分数的碳受热开始转变为奥氏体的温度。比如室温下为珠光体结构的碳钢,加热到727度时开始形成奥氏体。
比如含碳量为0.77%的碳钢(也叫共析钢),在727℃到560℃的临界温度会形成珠光体,在560℃到Ms会形成贝氏体,在Ms-Mf会形成马氏体。
当奥氏体保持在727-560℃时,渗碳体首先会在奥氏体晶界(晶界)处形成,渗碳体生长缓慢,使周围的奥氏体缺碳,于是铁素体就会在两侧形成,从而形成一个小的珠光体单元,许多小单元扩散交错,最后整个奥氏体就会变成珠光体,所以珠光体的基本结构是铁素体和渗碳体的混合物。
当奥氏体保持在560 ~ Ms的温度范围内时,先在奥氏体晶界析出过饱和铁素体,再在铁素体内析出细小的渗碳体,所以贝氏体是过饱和铁素体和渗碳体的混合物。
Ms是马氏体开始温度,即不同质量分数的碳钢对应不同的Ms,Ms在150-310度之间变化。Mf代表马氏体光洁度,它也是根据碳质量分数而变化的,范围从-100度到50度。
马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,因为它在低暖和高速下在MS-MF之间转变,只有铁素体的晶体结构发生变化,碳原子来不及重新分布,所以保留在马氏体中,其碳的质量分数与母奥氏体相同。
好了,至此我们终于有了马氏体的概念,马氏体是奥氏体在Ms-MF温度范围内转变形成的一种结构,是碳在α-Fe中的过饱和固溶体。
当然,冷却速率一般用来估算最终的常温组织,因为在实际热处理过程中,工件往往是连续冷却而不是保温。
比如退火相称于炉冷,冷却速度很慢,通常在105–103K/s,得到的组织是粗片状珠光体,因为在慢冷过程中组织会慢慢长大。
再比如正火,在空气体中冷却,冷却速度更快,从而得到细小的珠光体,也叫索氏体,极细小的珠光体叫鱼雷。
最后在水中淬火,快速冷却获得马氏体组织,所以淬火的目的是获得马氏体。
如上所述,马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体,所以保持了铁素体的体心立方结构。但由于其中有大量过饱和碳原子,原子拥挤,产生较大的内应力,所以马氏体具有较高的强度和硬度。假如含碳量增加,强度和硬度也会增加,但会变得很脆,必须回火消除内应力才能使用。
说到这里,我觉得有必要说说退火和正火热处理的意义。
退火是将工件加热到临界点,即相图中A1、A3、Acm线以上,或者在临界点以下的某一温度下保持一定时间,然后非常缓慢地冷却的过程,如炉冷、坑冷等。,以改善组织,细化晶粒,降低硬度,改善加工性能,降低应力。
退火可以理解为把工件内部的“火”退掉。金属和人一样有火。比如内部热应力就是火的一种。退火不能操之过急,一定要慢慢来才有效果,就像人气愤的时候,可以通过喝茶慢慢降火。
正火和退火类似,不同的是在空气体中冷却,冷却速度更快,以细化组织,适当提高硬度、强度和切削性能。
由Normalize一词演变而来的Normalization,可以理解为规范化。什么是正常化?在空气体中冷却称为正常化,因为在炉中或水中冷却是人为控制的,而在空气体中冷却不需要人为控制,所以可以视为正常冷却。
所以正火比退火便宜。
在应用中,低碳钢和低碳合金钢常采用正火预处理,而高碳钢由于含碳量高、硬度高,一般采用退火预处理,加工难度大。退火可以降低硬度,改善加工性能。
好了,至此,我们终于搞清晰了马氏体和奥氏体的起源,但是什么是奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢呢?
从奥氏体和马氏体获得奥氏体不锈钢和马氏体不锈钢需要另一个步骤。
哪一步?
如上所述,在室温下,奥氏体并不是单独存在的,在钢中的成分也不高,所以不能称为奥氏体钢。
但当钢中加入足够的合金元素时,奥氏体相区会扩大,如加入9%的镍或13%的锰等。,使A3线降低,奥氏体在室温下稳定,形成奥氏体钢。
所以奥氏体钢其实是一种合金钢。
碳钢中为什么要加入合金元素?
因为碳钢虽然机械加工性能好,价格低,但不轻易完全硬化,强度不够高,不具备耐腐蚀、耐高温、耐磨等特别性能。
合金元素的加入正好可以弥补这些缺点,所以合金钢在实际工程中被广泛使用。
当然,并不是每一种合金元素都会使奥氏体区变大,某些合金元素的加入会使奥氏体区变小甚至消失。
例如,添加硅、铬、铝、钛等。,当加入的铬达到17%-28%时,奥氏体区在室温下消失,钢在室温下呈现单相铁素体组织,称为铁素体钢。
那么什么是奥氏体不锈钢呢?为什么不生锈?
奥氏体不锈钢是在低碳钢的基础上添加了17%-25%的铬和8%-29%的镍的合金钢,比如典型的18-8奥氏体不锈钢,就是铬≥18%,镍≥8%的合金钢。
镍的加入使钢在室温下呈现单相奥氏体结构,减少了因结构不同而在金属中形成的微电池数量,从而提高了耐电化学腐蚀性能。
什么是电化学腐蚀?比如钢中的珠光体是铁素体α和渗碳体F3C片层交替的结构,在硝酸酒精溶液中,形成无数的微电池。当α电位较低时,形成微电池的阳极,不断析出铁离子,即被腐蚀。当F3C电势高时,它形成微电池的阴极,微电池将电子转移到溶液中的氢离子,形成氢气。
电位越高,越不轻易被腐蚀。比如制作暖气片的黄铜就是铜锌合金,在使用中轻易脱锌。因为铜的电极电位高于锌,所以一般会加入铝、硅、镍等微量元素来防止脱锌。
同时,铬的加入提高了基体的电极电位,在钢的表面形成致密的氧化膜Cr2O3,使钢在某种介质中不易生锈,故称奥氏体不锈钢。
同样,在含碳量为0.1%-1%的碳钢中加入12%-18%的铬,并空冷却,可以形成马氏体不锈钢。
由于合金元素单一,马氏体不锈钢只在非氧化性介质中,如大气和水蒸气中具有良好的耐腐蚀性,而在非氧化性介质中,如盐酸溶液中,其耐腐蚀性变得很低。
因此,奥氏体不锈钢的耐腐蚀性高于马氏体不锈钢。假如对耐腐蚀性有要求,最好选择奥氏体不锈钢。
至此,我们终于明白了奥氏体和马氏体不锈钢的概念。
但是,回到我们最初的问题,为什么奥氏体不锈钢没有磁性?而马氏体不锈钢是有磁性的?
根据磁铁吸铁的原理,马氏体和铁素体可以磁化,奥氏体不能磁化。
但是进一步,为什么呢?我查阅了很多资料,到目前为止,还没有看到一个很好的解释。
反正结果就是马氏体和铁素体有磁性,奥氏体没有磁性或者只有弱磁性。
假如你有好的解释,请在下面留言讨论。
有时奥氏体具有磁性,通常有两个原因。
第一,由于成分偏析或冶炼时热处理不当,奥氏体不锈钢中会存在少量的马氏体或铁素体组织。
此外,奥氏体不锈钢的显微组织在冷加工后也会转变为马氏体。冷加工变形越大,马氏体转变越多,钢的磁性越强。
对于不锈钢的应用,我们用的最多的还是303和304,但是因为304比303可加工性差,因为304粘在刀具上,所以我们更多的使用303。
另外,我们的钣金零件一般都是用304钢板折弯的,最常用的厚度从1mm、1.5mm、2mm、3 mm都有,当然有时候只是用来覆盖的时候,也会用铝板折弯,表面做黑色处理,防止生锈。
420也广泛使用,因为有时候工件太大,303和304的原材料没有那么大,所以改成420,但是表面处理需要镀锌镀铬等,防止生锈。
420和440C回火(500-650度高温淬火回火)后的屈服强度较高,所以常用于需要高强度的设计中,比如我前面提到的机器人快退装置中的柔性定位销。
鸭子,夜深了,我明天还要工作。今天到此为止吧。
洗洗睡吧。
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