1Cr17(AISI430)、1Cr17Ti(AISI437)
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639页(4788字)
这是两种中等铬含量的铁素体不锈钢。当1Cr17钢中含碳量较高而铬含量较低时,此钢的组织结构除铁素体外还有一定量的珠光体或铁素体+碳化物。1Cr17Ti由于低碳并加Ti稳定化元素,此钢的组织结构为纯铁素体。它的耐晶间腐蚀性,成型性和焊接性均优于1Cr17。这二种铁素体不锈钢脆性转变温度均在室温以上,而且都对缺口敏感,所以不适于制作在室温以下承受载荷的设备和部件,通常使用的钢材截面尺寸一般不允许超过4mm。1Cr17,1Cr17Ti在大气、水蒸气等介质中具有不锈性,但当介质中含有较高Cl-时,不锈性则嫌不足。这二种钢在氧化性酸溶液中均有接近0Cr18Ni9(Ti)钢的耐蚀性。由于这两种钢具有耐蚀性、力学性能以及热导率高的特点,它们主要用于生产硝酸、硝铵的化工设备,如吸收塔、热交换器、酸槽输送管道、贮槽等,薄板广泛用于建筑内装修、日用办公设备、厨房器具、汽车装饰、气体燃烧器等。
(1)化学成分
1Cr171Cr17Ti钢的化学成分见表2-8。
表2-8 1Cr17,1Cr17Ti钢的化学成分,%
(2)物理性能 1Cr17 1Cr17Ti
密度o:7.72g/cm3 7.7g/cm3
比热容C:460J/kg·K 460J/(kg·K)
线膨胀系数α:20~100℃时,10×10-6/K 10.0×10-6/K
20~200℃时,10.0×10-6/K 10.0×10-6/K
20~400℃时,10.5×10-6/K 10.5×10-6/K
20~500℃时,11.0×10-6/K 11.0×10-6/K
热导率λ:25W/m·K 25W/m·K
比电阻:600nΩ·m 600nΩ·m
(3)力学性能
1Cr17,1Cr17Ti钢的力学性能见表2-9。
表2-9 1Cr17,1Cr17Ti钢的室温力学性能
注:①GB1220-92 标准。
②GB1220-75 标准。
1Cr17(430)高温抗张性能见图2-13。
图2-13 1Cr17和00Cr17Ti高温抗张性能
(厚1.5mm)
1Cr17(430)钢蠕变破断强度见图2-14。
图2-14 中Cr铁素体不锈钢的蠕变破断强度
(4)耐蚀性
a.均匀腐蚀 1Cr17,1Cr17Ti钢在氧化性环境中耐蚀性强。然而在非氧化酸及活化作用的溶液中耐蚀弱,只能作为制造醋酸用设备的耐蚀材料。
1Cr17、1Cr17Ti钢耐均匀腐蚀性能见表2-10,图2-15,图2-16。
表2-10 1Cr17,1Cr17Ti钢耐腐蚀性能
图2-15 1Cr17钢在不同浓度HNO3中的腐蚀率
1-沸腾;2-60℃;3-20℃
图2-16 不同热处理温度时,1Cr17Ti钢在HNO3中的耐蚀性
1-25%HNO3;2-65%HNO3;3-45%HNO3;4-5%HNO3
1Cr17,1Cr17Ti钢在硫酸溶液中使用,室温时允许使用浓度在0.5%以下,90%以上,66℃以下允许使用的浓度0.1%以下95%以上。在硝酸溶液中,HNO3浓度<20%时可用至沸腾温度,20%~40%,使用温度<70℃,40%~70%,<60℃。
b.耐晶间腐蚀 铁素体不锈钢中C,N溶解度比奥氏体不锈钢小,而由于Cr,C等在铁素体中扩散速度快,容易生成碳化物和氮化物,因此表现出晶间腐蚀特性与奥氏体不锈钢不同。图2-17指出1Cr17钢敏化温度范围在400~600℃附近,在1100℃以上高温区暴露也产生敏化,此敏化的高温区,是冷却途中通过400~600℃时生成碳化物的结果,此碳化物生成极快。在700~850℃温度区稳定化处理,碳化物生成时产生的Cr贫化,由于Cr的再扩散,敏化消失。
1Cr17Ti钢,由于低C加Ti稳定化,可抑制钢的敏感性。
图2-17 热处理温度对Cr17(430)钢晶间腐蚀的影响
1Cr17,1Cr17Ti钢在760~816℃退火处理在硫酸+硫酸铜+铜屑法,65%HNO3法检验均无晶间腐蚀(见表2-11)。
表2-11 1Cr17Ti钢的晶间腐蚀性能
(5)抗氧化性
1Cr17钢(430)的抗氧化性见图2-18。
图2-18 816℃加热后增重的比较
(6)冷热加工性
1Cr17,1Cr17Ti钢开始热加工温度为1050~1150℃,为了获得微细晶粒和较好的塑性,热加工终止温度应<850℃并保证足够的变形量。
退火:热轧带在罩式炉退火,退火温度为825~875℃,>8小时。
冷轧带在连续退火酸洗炉的冷线或混线上处理,处理温度控制在850~860℃。
(7)成型性
1Cr17、0Cr17Ti钢与软钢比较,屈服强度和抗张强度高,延伸率小,其塑性基本与软钢相似。评价1Cr17,0Cr17Ti薄板冷成型性指标,采用塑性应变比(γ值)及加工硬化指数(n值)。这些指标可用来描述材料的深拉伸性、胀形性及扩孔性。伴随着成型还出现皱折(ridging)和纵裂(二次加工性)问题。
a.胀形性 1Cr17钢n值为0.21~0.22,1Cr17Ti钢的n值为0.22~0.23,较1Cr17钢稍大些(见表2-11)。n值和Er值之间关系如图2-19所示,板厚0.6~1.0mm,Er值随n值变化在9.0~12。显然1Cr17钢板有着中等的胀形性。
图2-19 Er值与硬化指数n值的关系
使用阴模直径与直径几乎相同的球底冲头,如选用有效润滑油,1Cr17钢板可以得到与0Cr18Ni9相同的Er值。日本不锈钢公司记载了Er值的资料(见表2-12)。
表2-12 中Cr铁素体不锈钢的成型试验
b.深拉伸性 深拉伸性(CCV值)与塑性应变比(γ值)有密切的关系(见图2-20),γ值愈大,深拉伸愈好(CCV值愈小)。1Cr17,1Cr17Ti钢的γ值n值见表2-11。为获得较大γ值,应采用合理的冶金工艺,保证冷轧薄板有较大织构系数{111}/{11o}比,就能得到较大的γ值和较小的各向异性。
图2-20 1Cr17钢板(0.8mm)γ值与CCV的关系
c.皱折 1Cr17,1Cr17Ti铁素体不锈钢薄板,拉伸加工,深拉伸加工时容易引起皱折(ridging),这种波纹状起伏是沿着延伸方向如图2-21。皱折程度与钢的成分,钢铸造组织,热轧,退火工艺,冷轧工艺有关,受冷轧薄板织构系数{111}/{110}比的影响,皱折不仅损坏制品外观,而且在皱折显着的地方容易引起破损。因此,对冷成型器件,特别是深拉伸制品用的Cr17钢板,应保证材料有较高的值,较低的
值、ridging值。
图2-21 1Cr17(430)圆筒容器的皱折(ridging)(厚0.8mm拉伸比1.9)
(8)焊接性
1Cr17钢焊接时,焊接热影响区(HAZ)组织发生变化,即875℃以上,一部分组织转变成γ相,随后冷却过程中,这部分γ相转变成马氏体,此条状马氏体在晶界上多呈不连续状(图2-22)。此马氏体相硬度随碳量增加而提高,通常维氏硬度达到250~300,同时由于高温热循环结晶晶粒粗大化,这都成为HAZ的脆性、韧性降低的原因,因此焊后应在750~850℃进行退火处理,使板条状马氏体组织转变成铁素体+碳化物,改善HAZ的脆性。因此,1Cr17钢是可以焊接的,但通常采用小电流,高焊速并使用焊接层次尽量少的焊接工艺。截面尺寸大于6mm的板、管材不宜用作焊接结构件。1Cr17钢焊后不适于在导致其晶间腐蚀的氧化性酸中使用。1Cr17Ti钢由于加入稳定化元素Ti,钢组织成为单一铁素体,HAZ延性,韧性可相当程度的改善。1Cr17Ti可焊性较1Cr17钢好。但焊接时高温热循环结晶晶粒粗大化问题仍然存在,因此,与1Cr17钢一样,焊接时限制板厚,焊接热量输入。
图2-22 1Cr17钢焊接部分的晶界含有的马氏体显微组织
(9)用途
主要用于生产硝酸、硝铵的化工设备,如吸收塔,热交换器,酸槽,输送管道,贮槽等。薄板广泛用于建筑内装修,日用办公设备,厨房设备、器具,电气制品,食品陈列装备,餐饮产业的冷冻冷藏车,器具,汽车装饰,气体燃烧器等。