目前列入国家标准的Cr21型双相不锈钢仅有12Cr21Ni5Ti。
一、12Cr21Ni5Ti双相不锈钢简介
12Cr21Ni5Ti(原牌号为 1Cr21Ni5Ti)已纳入GB/T 1220、GB/T 3280、GB/T 4237、GB/T 20878、GB/T 21833等标准中(化学成分见表7-1)。该牌号材料包括钢棒、钢板、无缝钢管等。该钢最早由前苏联在20世纪60年代开发,1961年纳入标准(TOCT5632-61),1972年又对其进行了修订,TOCT5632-72将0Cr21Ni5Ti钢的Cr、Ni含量提高,钢号改为0Cr22Ni6Ti(化学成分见表7-5),中国经研制后、1975年纳人GB 1220-75标准,该钢种是为了节镍,代替1Cr18Ni9Ti而设计的,有较好的力学性能,特别是强度较高。
二、12Cr21Ni5Ti双相不锈钢的化学成分和显微组织
Cr21型化学成分见表7-1或表7-5。此钢在500~600℃短时加热出现脆性,这一温度范围与铁素体固溶体的弥散硬化温度范围[析出(Ni,Cr,Fe)3(Ti,Al)相]和铁素体固溶体的两相分离温度范围(475℃脆性)部分叠加,有可能是这一温度范围强化效果最显著的原因;为了防止这一现象,采用控制钢中 Ti不大于0.5%,残余Al不大于0.08%的方法,收到了明显的效果。
经950~1050℃固溶处理后,Cr21型双相不锈钢中的铁素体量为55%~70%。提高淬火温度,使铁素体量增多,当组织中奥氏体量不少于20%~25%时仍为细晶组织,只有当奥氏体相消失时,晶粒才会粗化。由于两相组织阻止了晶粒急剧长大,因此在少量变形后再加热时,双相不锈钢没有晶粒急剧长大倾向,这也是这种类型钢的特征之一。
Cr21型双相不锈钢在400~500℃范围内长期保温,出现475℃脆性;600~750℃短期时效后的塑性降低是由于碳化物的析出而使合金元素贫化的奥氏体产生马氏体转变的结果;650~700℃长期保温的脆化则与α相的析出有关。
Cr21型双相不锈钢中的奥氏体是亚稳定的,在冷变形过程中也会产生马氏体转变(γ-am),即使在小变形量后,饱和磁化强度也会显著增加,见表7-6。但是加热到150℃即可以抑制马氏体转变,这提供了采用温轧工艺以提高轧制变形量的条件。
三、12Cr21Ni5Ti双相不锈钢的性能
这类钢中增加了钛的含量,与022Cr19Ni5Mo3Si2N 钢相比,提高了钢的耐晶间腐蚀能力和耐应力腐蚀的能力。由于这类钢中铬当量与镍当量的比值选择适当,在高温加热后仍能保留较大量的奥氏体组织,还能在冷却过程中生成二次奥氏体,结果钢中奥氏体总的体积分数不低于30%~40%,使钢具有良好的耐晶间腐蚀的能力。
四、12Cr21Ni5Ti双相不锈钢的用途
12Cr21Ni5Ti双相不锈钢代替1Cr18Ni9Ti钢使用,多用来制造既耐氧化性酸的腐蚀(例如硝酸),又要求有较高强度的设备和部件,用来制造化学工业、食品工业等耐酸腐蚀的容器和部件,特别适用于制造航空发动机壳体和火箭发动机燃烧室外壁。