0Cr17Ni12Mo2(AISI316)和00Cr17Ni14Mo2(AISI316L)
出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第531页（9245字）
(1)钢号简介
0Cr17Ni2Mo2和00Cr17Ni14Mo2属于奥氏体不锈钢，不能通过热处理手段予以强化，它们具有良好的强度、塑性、韧性和冷成型性能以及良好的低温性能。由于在Cr18Ni8基础上加入2%Mo，赋予了钢的良好的耐还原性介质和耐点腐蚀能力。在各种有机酸、无机酸、碱、盐类(如亚硫酸、硫酸、磷酸、醋酸、甲酸、卤素盐等)，海水中均具有适宜的耐蚀性。在还原性酸性介质中其耐蚀性远优于0Cr18Ni19和00Cr19Ni10。
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2，两者的差别主要表现在前者碳含量较高，后者为超低碳型奥氏体不锈钢，为了组织平衡，后者的镍较高。两者相比较，00Cr17Ni14Mo2具有良好的耐敏化态晶间腐蚀的性能，适于制造厚截面尺寸的焊接部件和装备。0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2是制造合成纤维，石油化工、纺织、化肥、造纸、印染及原子能工业用设备的重要耐蚀材料。
(2)化学成分
不同标准中所规定的钢的化学成分见表1－142。
表1－142 0Cr17Ni14Mo2和00Cr17Ni14Mo2的化学成分①
注：①在堆芯或在强辐照环境使用Co≤0．20%，力争≤0．10%。
(3)室温力学性能
不同标准中0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2的室温力学性能见表1－143和表1－144。实际测定值见表1－145。
表1－143 各种标准中的0Cr17Ni12Mo2(316)的室温力学性能指标
①分数上方值为纵向，分数线下方值为横向。
②分数线上方值为厚度＞3mm板材，下方值为厚度≤3mm板材。
表1－144 各种标准中的00Cr17Ni12Mo2(316L)的力学性能指标
注：①分数线上方的数字为纵向值，下面数字为横向值。
②分数线上方的数字为厚度＞3mm板材，分数线下的数字为厚度≤3mm板的数值。
表1－145 0Cr17Ni2Mo2和00Cr17Ni14Mo2的室温力学性能实测值
(4)冷作硬化特性
冷加工对0Cr17Ni12Mo2室温力学性能的影响见图1－156。
图1－156 冷加工对0Cr17Ni2Mo2钢室温力学性能的影响
(5)疲劳性能
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2的疲劳行为见图1－157至图1－164和表1－146。
图1－157 0Cr17Ni2Mo2钢的593℃疲劳寿命曲线
图1－158 试验温度对0Cr17Ni2Mo2在空气中疲劳裂纹扩展速率的影响
(频率：0．17Hz，载荷比：0．5)
图1－159 593℃时效5000小时以及保载时间对退火的0Cr17Ni12Mo2在593℃的疲劳裂纹扩展速率的影响(空气中)
图1－160 循环频率对0Cr17Ni14Mo2在593℃空气中疲劳裂纹扩展速率的影响
图1－161 20%冷加工的0Cr17Ni12Mo2在各种温度的疲劳裂纹扩展速率曲线的数值为纵向和横向试样在指定温度在空气中的平均值
(频率：24℃，3Hz；在高温为0．67Hz。载荷比：0．05)
图1－162 20%冷加工的0Cr17Ni12Mo2经593℃时效5000h和保载时间对在空气中593℃疲劳裂纹扩展速率的影响
图1－163 介质条件对0Cr17Ni12Mo2和0Cr18Ni10Ti钢在25℃和649℃疲劳裂纹扩展速率的影响
图1－164 辐照对0Cr17Ni12Mo2钢基体金属和焊接金属在空气中593℃疲劳裂纹扩展速率的影响
(中子通量：1．2×1022n／cm2，＞0．1MeV；辐照温度：410℃)
表1－146 00Cr17Ni14Mo2疲劳裂纹扩展门槛值
三试样平均值：△Kth=8．67(MPam1／2)
紧凑拉伸试样尺寸：B=9mm，W=60mm，R=0．2，△P=7．4(kN)
(6)断裂韧性
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2均属于高塑韧性的奥氏体不锈钢，其耐断裂性能极高，但钢的Jc值变化幅度较大，在室温的Jc值在169～1660kJ／m2范围内变动，在400℃其变动范围在130～1420kJm2。0Cr17Ni12Mo2钢(316)的断裂韧性与时效温度之间的关系见图1－53和表1－147。低温的断裂韧性见图1－165至图1－167。
表1－147 0Cr17Ni12Mo2钢基体金属和焊件的Jc和dj／da
注：①90%／95%L．B．：95%的可信度的数据中90%的下限值。
②SA：埋弧焊。
③GTA：气体保护钨极电弧焊。
图1－165 试验温度对0Cr17Ni12Mo2断裂韧性Jc值的影响
图1－166 0Cr17Ni12Mo2的低温断裂韧性
图1－167 0Cr17Ni12Mo2、00Cr17Ni14Mo2钢在－269℃断裂韧性与屈服强度的关系
(7)高温力学性能
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2钢高温瞬时拉伸性能见表1－148和表1－149。
表1－148 0Cr17Ni12Mo2钢的高温拉伸性能
表1－149 在试验温度暴露时间对0Cr17Ni12Mo2钢拉伸和冲击性能的影响
注：A为0．07C－1．32Mn－0．32Si－10．59Ni－18．27Cr－2．16Mo－0．009Al－0．030N－0．16Cu－0．003Ti
B为0．06C－1．52Mn－0．43Si－12．06Ni－17．35Cr－2．08Mo；
C为0．062C－1．65Mn－0．35Si－13．16Ni－16．65Cr－2．30Mo；
①25mm标距；②：夏比冲击钥匙孔；③夏比冲击V型缺口。
0Cr17Ni12Mo钢的持久和蠕变行为见图1－168。
图1－168 0Cr17Ni12Mo钢的持久和蠕变强度
(8)低温力学性能
0Cr17Ni12Mo2钢具有良好的低温力学性能，甚至在冷加工状态下仍具有良好的低温塑韧性，详细数据见图1－169和图1－170。
图1－169 0Cr17Ni12Mo2钢(固溶态)的低温力学性能
图1－170 25%冷加工的0Cr17Ni12Mo2钢的低温力学性能
(9)抗辐照性能
a．辐照肿胀 在高通量中子辐照条件下，会引起0Cr17Ni12Mo2和00Cr1Ni14Mo钢的肿胀。图1－171和图1－172为0Cr17Ni12Mo2钢的肿胀效应，肿胀显着增加的快中子注入量临介值约1022n·cm－2。冷加工可减少肿胀效应，见图1－173和图1－174。
图1－171 固溶态0Cr17Ni12Mo2钢辐照肿胀(0～500℃)
图1－172 各种不锈钢的快中子辐照注入量和体积膨胀率之间的关系
图1－173 冷加工对0Cr17Ni14Mo2(C=0．021%)钢在不同温度辐照肿胀行为的影响
(图中数字为辐照剂量，dpaF)
图1－174 在辐照剂量小于1026n／m2时316不锈钢的肿胀与温度的关系
1－冷变形20%；2－淬火态
钢中的碳含量及合金元素对Cr17Ni(12～14)Mo2钢的肿胀行为的影响见图1－175至图1－177。Ti、Nb、Zr、B等均减少钢辐照肿胀倾向。
图1－175 碳含量对固溶态Cr17Ni(12～14)Mo2钢辐照肿胀性能的影响
(图中数字为辐照剂量，dpaF)
图1－176 合金元素对Cr17Ni14Mo2钢肿胀性能的影响
图1－177 微量元素对Cr17Ni14Mo2钢肿胀中子通量门阙值的影响
时效处理使钢的组织发生变化，主要是Cr23C6和σ相等金属间化合物析出，将恶化抗辐照肿胀性能，见图1－178、图1－179和表1－150。
图1－178 时效对Cr17Ni14Mo2钢肿胀的影响
(图中数字为辐照剂量，dpaF)
SA：固溶处理；SA+Aged：固溶+时效(750℃×100h)
图1－179 时效对冷加工量25%0Cr17Ni12Mo2(C=0．05%)钢的辐照肿胀的影响
(图中数字为辐照剂量，dpaF)
CW25%：冷加工量为25%；CW25%+Aged：冷加工量25%+时效，时效处理制度为750℃×100h
表1－150 显微组织对316不锈钢辐照肿胀的影响
b．辐照后的力学性能 在中子注入量超过1022n·cm2后，随注入量增加，抗拉强度明显上升，延伸率明显下降。在高于540℃的高温拉伸性能，其强度不受中子注入量的影响，但总延伸率随注入量增加明显减少，见图1－180。辐照也使钢的持久强度明显下降，见图1－181。
图1－180 高温(500～600℃)辐照对316钢力学性能的影响
图1－181 辐照对316不锈钢单轴蠕变断裂寿命的影响
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2钢的断裂韧性随辐照剂量的增加明显减少，在高温辐照条件下，当中子剂量大于10dpa后，其断裂韧性趋于稳定，Jc值约30kJ／m2，dJ／da值小于20MPa，见图1－182。低温辐照(70～155℃)的断裂韧性随着中子剂量增加明显下降，见图1－183。
图1－182 中温中子辐照对奥氏体不锈钢Jc值的影响括号中的数字为dJ／da值(MPa)
图1－183 低温辐照对不锈钢Jc值的影响［括号中的数字为dJ／da值(MPa)］
(10)耐蚀性
a．均匀腐蚀 0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2钢在一些介质中的耐均匀腐蚀性能见表1－151至表1－153和图1－184。
表1－151 0Cr17Ni12Mo2的耐均匀腐蚀性能
注：①含23%醋酐和5%低沸点物质。
表1－152 0Cr17Ni12Mo2在卤素盐中的腐蚀
注：①出现应力腐蚀裂纹。
表1－153 00Cr17Ni14Mo2的耐均匀腐蚀性能
图1－184 00Cr17Ni12Mo2钢在硫酸中的等腐蚀图
在反应堆的环境中，钢的耐蚀性见表1－154至表1－155和图1－185。
表1－154 0Cr17Ni12Mo2钢在压力堆冷却剂中的腐蚀
注：①脱膜样品。
表1－155 0Cr17Ni12Mo2钢在钠中(O2≤100ppm)的腐蚀
图1－185 在温度704℃钠中氧含量小于10ppm时，316型不锈钢腐蚀速率是钠的流速的函数［包括顺流(饱和作用)对相互关系的影响］
b．点腐蚀和缝隙腐蚀 0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2钢的耐点蚀性能和其组织结构、纯净度、介质条件有关。详见表1－156和图1－186至图1－189。
表1－156 σ相对0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2耐点蚀性能的影响
注：①晶间网状σ相；②晶界上弧立的σ相；③7%原始δ铁素体转变成σ相。
图1－186 00Cr17Ni14Mo2钢电点蚀电位和NaCl浓度及缓蚀剂之间的关系
图1－187 温度对0Cr17Ni12Mo2钢在3%NaCl中点蚀电位的影响
图1－188 0Cr17Ni12Mo2在海水中暴露4．25年电位差和缝隙腐蚀失重之间的关系(Ex：保护电位)
图1－189 阴极阳极面积比对0Cr17Ni12Mo2在搅动和未搅动海水中腐蚀的影响
c．腐蚀疲劳 腐蚀介质的存在加速了钢的腐蚀疲劳过程，降低了腐蚀疲劳强度，见表1－157和图1－190和图1－191。
表1－157 20%冷加工和添加氮对00Cr17Ni14Mo2钢在0．17MNaCl pH=7．5的溶液中室温疲劳性能的影响
图1－190 频率对00Cr17Ni14Mo2钢在0．17M NaCl(pH7．4)溶液中腐蚀疲劳强度的影响
图1－191 0．17M NaCl溶液的pH值对00Cr17Ni14Mo2钢(CW20%)腐蚀疲劳强度的影响
d．应力腐蚀 0Cr17Ni12Mo2钢在沸腾MgCl2溶液中的应力腐蚀行为见图1－192和图1－193。
图1－192 0Cr17Ni12Mo2钢沸腾MgCl2中的应力腐蚀(应力245MPa)
图1－193 冷加工的0Cr17Ni12Mo2钢在154℃沸腾MgCl2中在196MPa拉伸应力下的腐蚀行为
在高温水中的应力腐蚀行为及相关因素对其应力腐蚀的影响见图1－194至图1－199。
图1－194 700℃敏化不同时间的0Cr17Ni12Mo2钢的应力腐蚀
(双U型法：250℃D．0．8ppm500h)
图1－195 不同热处理状态的0Cr17Ni12Mo2钢在高温水中的应力腐蚀行为
(CERT：D．O．36ppm，应变速度4．17×10－6s)
图1－196 00Cr17Ni14Mo2钢在高温水中的应力腐蚀性能与P含量的关系
(双U型试验，D．O．8ppm，500h)
图1－197 0Cr17Ni12Mo2(316)在高温水中IGSCC破裂时间与应变速度的关系(CERT)
316－0Cr17Ni12Mo2；316NG－00Cr17Ni12Mo2；TGSCC－穿晶SCC；IGSCC－晶间SCC；SA－固溶退火
图1－198 0Cr17Ni12Mo2(316)在高温水中裂纹增长速度与应变速度之间的关系(CERT)
图1－199 0Cr17Ni12Mo2(316SS)在含硫酸根的高温水中裂纹尖端应变速度对平均裂纹增长速度的影响
在高温水环境中0Cr17Ni12Mo2的应力腐蚀主要为IGSCC，而316NG以TGSCC为主导。
(11)工艺性能
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2钢均具有良好的冷、热加工性能，钢的热塑性良好，过热敏感性低，适宜的热加工温度为900～1200℃。由于钢中含钼量较高，其变形抗力较0Cr18Ni9和00Cr18Ni10钢明显提高。
钢的冷加工性能良好，可进行冷轧、冷拔、深冲、弯曲、卷边、折叠等冷加工和冷成型。
两个牌号的固溶处理温度为1050～1100℃，冷却方式为水冷和空冷，需根据产品的截面尺寸确定。钢在固溶状态下的组织为奥氏体组织。
两种钢焊接性能良好，可采用通用的焊接方法进行焊接，常用的方法是钨极氩弧焊、金属极氩弧焊和手工电弧焊。0Cr17Ni12Mo2钢手工焊焊条采用奥202、奥201或E316－15(美国牌号)，为保持良好的耐晶间腐蚀性能，焊后应进行固溶处理，若不允许热处理，应选用00Cr17Ni14Mo2。00Cr17Ni14Mo2手工焊焊条为奥022，焊后可不进行热处理，仍具有良好的耐晶间腐蚀能力。
(12)物理性能
0Cr17Ni12Mo2钢的物理性能见表1－158。
表1－158 0Cr17Ni12Mo2钢的物理性能
00Cr17Ni14Mo2钢的物理性能列于表1－159。
表1－159 00Cr17Ni14Mo2钢的物理性能
(13)应用
0Cr17Ni12Mo2和00Cr17Ni14Mo2主要应用于化工、化肥、石油化工、印染工业的设备、容器、管道、热交换器及紧固件等，前者在电厂也广泛应用于锅炉钢管。
在反应堆工程中可用于主管道、堆内构件螺栓及1、2、3级设备用钢板、锻件、钢管、热交换器钢管等。