奧氏體型不銹鋼為Fe-Cr-Mn型或Fe-Cr-Ni型,從低溫到高溫都具有穩(wěn)定的優(yōu)良的力學(xué)性能。在920~1150℃溫度進(jìn)行固溶化熱處理無變態(tài)點(diǎn),依靠快速冷卻成為非磁性的安定的具有優(yōu)良的耐腐蝕性能的奧氏體組織。固溶處理后奧氏體不銹鋼的力學(xué)性能,見表2-4。
①. 本表第1列“序號”是指GB/T20878中的序號。
奧氏體型不銹鋼與馬氏體、鐵素體型不銹鋼相比較,因具有延伸性和屈服比(屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度)高等性能,所以其加工性十分優(yōu)越。但其加工硬化性大,加工硬化性如圖2-2所示。
不同鋼種所表現(xiàn)出的加工硬化性,是依據(jù)奧氏體穩(wěn)定程度的不同而定。例如,12Cr17Ni7(301)是最容易硬化的。
而奧氏體穩(wěn)定度,可由含有結(jié)晶粒度(GSN)的計算式來計算出,見式(2-12)。
公式中“ASTM G.S.N”是美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM的晶粒度級別數(shù)“GSN”,我國標(biāo)準(zhǔn)的晶粒度數(shù)為:G。這樣前式也可變換成Md(30)=551-462[C+N]-9.2[Si]-8.1[Mn]-13.7[Cr]-29[Ni+Cd]-18.-18.5[Mo]-68[Nb]-1.4(G-8.0)。
Md(30)值(施予30%變形量時,產(chǎn)生50%的馬氏體的溫度)越小,則奧氏體相就越穩(wěn)定,而且加工硬化性小。這種現(xiàn)象是由于加工感應(yīng)變態(tài)所產(chǎn)生的;在金相組織上,面心立方(fcc)晶格(y)相受到冷加工,則變?yōu)轶w心立方(bcc)晶格(α)相而發(fā)生馬氏體變態(tài)。這種變態(tài)還受加工溫度及加工速度的影響,也就是加工硬化性被加工條件所左右。近來,巧妙地利用加工溫度,將以前不可能進(jìn)行的超深拉深加工的某些不銹鋼,在一定溫度的情況下也可拉深成功。
在拉深加工中,以加工應(yīng)變硬化系數(shù)(n值)作為加工性能指標(biāo)。奧氏體系列不銹鋼的06Cr19Ni10(304)最大為0.50,鐵素體系列不銹鋼的10Cr17(430)為0.22。
奧氏體系列的代表鋼種06Cr19Ni10(304),雖然被稱為準(zhǔn)穩(wěn)定奧氏體系列鋼種,固溶處理后為非磁性,但在常溫下加工后,卻容易變態(tài)為馬氏體而具有磁性。而10Cr18Ni12(305)鋼,因其奧氏體相更穩(wěn)定(其Ni含量大于06Cr19Ni10鋼的Ni含量,Ni是奧氏體穩(wěn)定化元素),冷加工不會引發(fā)馬氏體轉(zhuǎn)變,加工以后仍為非磁性。
奧氏體型不銹鋼沒有像鐵素體型不銹鋼中所見到的切口韌性低下或475℃脆性。但是在600~800℃使用時,會析出σ相或碳化物。σ相的析出,與其化學(xué)成分、金相組織、加工條件等有關(guān)。06Cr19Ni10(304)會引起。脆化,但16Cr23Ni13(309S)或06Cr18Ni11Ti(321)那種高Cr、高Ni不銹鋼,在600~800℃高溫長時間加熱過程中則可能析出。相,因此必須注意其。脆化傾向。
同時,還要特別注意因在奧氏體系列不銹鋼加工時,所引起的在隨后的使用過程中會發(fā)生時效裂紋或斷裂。12Cr17Ni7(301)或06Cr19Ni10(304)等進(jìn)行深度拉深加工后,在常溫放置不長時間,嚴(yán)重時會伴有聲響的裂紋發(fā)生,即出現(xiàn)延遲破裂現(xiàn)象。其原因是因為氫、殘留應(yīng)力和馬氏體變態(tài)等所引起的。作為對策,就是采用奧氏體相穩(wěn)定不銹鋼,或采用加工后再熱處理等方法去除應(yīng)力,以防止時效裂紋或斷裂。
H1/4 狀態(tài)的鋼材力學(xué)性能,見表2-5。