奥氏体不锈钢发展史

奥氏体型不锈钢—敏化处理

在各类不锈钢中，以铬、镍为主要合金元素的奥氏体不锈钢，属耐蚀性和综合性能最好，也是最重要的不锈耐酸钢。它始终是产量最大，应用最广泛普及的一类。70～80年代，美、日等国奥氏体不锈钢占不锈钢总产量的60～70%左右。我国占80～85%。而其中的绝大部分属于18-8型钢。

1 18-8型奥氏体不锈钢

早在1909～1912年间，最初的Cr18Ni8(习惯常称为18-8)奥氏体不锈钢获得专利权。 1912～1920年间相继开始工业生产。经典的(或称第一代)18-8钢，含铬约18%左右，添加有形成和稳定奥氏体的主要元素镍约8～10%，碳含量也较高。经1100℃左右固溶淬火处理后，室温下可获得纯奥氏体组织。它是奥氏体型不锈钢最基本最典型的代表钢种，其它奥氏体不锈钢均是在其基础上发展起来的。至今仍在大量生产的有，我国GB1Cr18Ni9和低碳0Cr19Ni9(依次相当美国AISI302和304)等钢。后来，为克服晶间腐蚀敏感性，发展了稳定化奥氏体不锈钢(第二代)，如我国产量最大应用最普及的GB1Cr18Ni9Ti(相当苏联 ЭЯ1T)钢和超低碳奥氏体不锈钢(第三代)，如我国GB00Cr19Ni11(相当美国AISI304L)等钢。应当说明，目前通常泛称的18-8(型)钢，已不局限于经典的第一代18-8钢。一般来说，它包括了不同等级碳含量或添加钛等稳定化元素的18-8奥氏体不锈钢。此外，在18- 8钢基础上添加2%左右钼的奥氏体不锈钢，也常称作18-8Mo钢，如我国 GB0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2(相当AISI316L)钢等。这些18-8类钢均属常用 (或通用) 的大量生产的基本钢种。

为获得纯 (单一或完全)奥氏体组织和改善耐蚀性能，在提高铬、钼等铁素体形成元素的同时，必须相应增加镍等奥氏体形成元素的含量。对具体钢种所需添加的最低镍含量，应高于下列经验公式计算值 (高温快冷后的组织)：

奥氏体不锈钢马氏体转变

一、引言

奥氏体不锈钢是一类重要的金属材料，以其优异的耐腐蚀性和良好的加工性能在石油、化工、海洋工程等领域得到广泛应用。然而，奥氏体不锈钢在某些条件下会发生马氏体转变，导致其力学性能和耐腐蚀性能发生变化。因此，研究奥氏体不锈钢的马氏体转变对于优化材料性能、提高产品质量具有重要意义。

二、奥氏体不锈钢与马氏体转变概述

奥氏体不锈钢是一种具有面心立方晶体结构的铁基合金，主要合金元素包括铬、镍等。这类不锈钢具有良好的塑性和韧性，易于加工和焊接。马氏体则是一种具有体心立方或体心正方晶体结构的铁基合金组织，具有较高的强度和硬度。马氏体转变是指奥氏体在快速冷却过程中转变为马氏体的过程。

在奥氏体不锈钢中，马氏体转变通常发生在较低的温度范围内。当冷却速度足够快时，奥氏体中的碳原子和合金元素来不及扩散，导致碳原子在铁基体中过饱和。随着温度的降低，过饱和的碳原子以马氏体的形式析出，形成马氏体组织。这一转变过程对于奥氏体不锈钢的性能具有重要影响。

三、马氏体转变的影响因素

1. 化学成分：奥氏体不锈钢中的合金元素对其马氏体转变具有显著影响。例如，铬元素可以提高不锈钢的耐腐蚀性能，但也会增加马氏体转变的倾向。镍元素则有助于稳定奥氏体组织，抑制马氏体转变的发生。因此，在不锈钢的成分设计中需要综合考虑各种合金元素的作用。

2. 冷却速度：冷却速度是影响马氏体转变的重要因素之一。当冷却速度较快时，奥氏体中的碳原子和合金元素来不及扩散，有利于马氏体转变的发生。相反，当冷却速度较慢时，碳原子和合金元素有足够的时间进行扩散，从而降低了马氏体转变的倾向。

3. 温度与时间：温度和时间也是影响马氏体转变的重要因素。在较低的温度下，奥氏体中的碳原子和合金元素的扩散速度降低，有利于马氏体转变的发生。同时，延长冷却时间也会增加马氏体转变的程度。因此，在不锈钢的热处理过程中需要合理控制温度和时间参数。

四、马氏体转变对奥氏体不锈钢性能的影响

锯铜概论（２ｏ）　

陆世英著　

５、奥氏体不锈钢的发展和性能特点　

奥氏体不锈钢在高温和室温下均具有奥氏体组织，没有组织转变，因此，奥氏体不锈钢也是一类不能通　

过热处理来使钢强化的不锈钢，但由于奥氏体不锈钢易于冷作硬化，所以奥氏体不锈钢可能通过冷作硬　

化（冷变形）来提高它的强度。此类钢的固溶态强度偏低，曾经是铬镍奥氏体不锈钢的一大弱点。　

为了解决奥氏体不锈钢的敏化态晶问腐蚀和提高钢的耐蚀性，现代奥氏体不锈钢钢中碳量一般≤　

０．０３％，在提高耐蚀性的同时，钢的强度又有所降低。２０世纪７０年代以来，控氮（钢中残余氮量在标准允许　

范围内，例如Ｎ≤０．１０％Ｎ≤１２％）或加氮合金化（在常压下，向钢中可加入的最大氮量，例如≤０．４０％或　

０．５０％）奥氏体不锈钢的出现，通过加氮的固溶强化等手段，也可获得相当高的强度，而通过高压下加氮，所　

获得的高氮（在加压下可获得的氮量，即Ｎ≥０．４％或Ｎ≥０．５％）奥氏体不锈钢，更可获得非常高的强度和良　

好的断裂韧性。加氮固溶强化和冷作硬化相结合，使一些奥氏体不锈钢进入了高强度不锈钢的行列。　

铬镍奥氏体不锈钢是现有五大类不锈钢中综合性能最好，牌号最多，品种、规格最全，适用范围最广，发　

展最快，产量最大，消费领域最宽的一类不锈钢。在世界范围内和在各主要不锈钢产钢国中，铬镍奥氏体不　

锈钢的产量一般占不锈钢总产量的５０％以上。　

由于镍是稀缺且价贵的元素，特别是在战时尤为紧缺。近若干年来，在２０世纪４０年代就问世的以锰、　

氮代镍的铬锰（氮）系奥氏体不锈钢也有了一定程度的发展，特别是高氮高强度铬锰奥氏体不锈钢的出现以　

及高氮无锰奥氏体不锈钢研究所取得的进展都引起了人们的广泛关注。　

最早问世的以锰、氮代镍的铬锰奥氏体不锈钢（美国的ＡＩＳＩ２００系钢），欧洲和日本年产量极少，美国年　

产量也仅占全部不锈钢产量的２　左右。　

５．１发展简况　

图５．１列出了奥氏体不锈钢的发展简况。　

图５．１奥氏体不锈钢发展简图　

奥氏体组织和奥氏体不锈钢

奥氏体组织是一种重要的金属组织，广泛应用于材料科学和工程领域。奥氏体组织主要存在于钢铁材料中，是经过热处理和冷却过程形成的。它具有高硬度、良好的耐磨性和强度等优点，因此在许多工业领域得到了广泛应用。

在材料中，奥氏体组织是一种由铁原子和少量的合金元素组成的晶格结构。在奥氏体结构中，铁原子以面心立方(FCC)的形式排列，此外还含有一定数量的碳、铬、钼等合金元素。这种结构使得奥氏体组织具有良好的塑性和韧性，同时还能够提高材料的抗腐蚀性能。

与奥氏体组织相对应的是马氏体组织，它是一种通过快速冷却将奥氏体转变而成的金属组织。奥氏体不锈钢是一种特殊的不锈钢材料，具有奥氏体组织的特点。与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有更高的硬度和强度，且具有良好的耐腐蚀性能。因此，在一些要求较高的工程领域，如航空航天、化工等，奥氏体不锈钢得到了广泛的应用。

奥氏体不锈钢的制备过程主要包括两个步骤：热处理和冷却。热处理过程中，材料被加热到一定的温度，以使奥氏体组织形成。随后，快速冷却可以将奥氏体转变为马氏体，然后再通过回火处理将部分马氏体转变为奥氏体。这样就形成了具有良好机械性能和耐腐蚀性能的奥氏体不锈钢。

奥氏体不锈钢的应用范围非常广泛，除了航空航天和化工领域之外，还广泛应用于制造业、建筑业、医疗设备等领域。例如，奥氏体不锈钢常用于制造汽车零部件，以提高汽车的耐用性和安全性。在建筑业中，奥氏体不锈钢可以用于制造门窗、护栏等装饰材料，具有良好的耐候性和美观性。

总的来说，奥氏体组织和奥氏体不锈钢在现代工业中扮演着非常重要的角色。了解奥氏体组织的形成和性质，对于材料工程师和科研人员来说非常关键。只有深入理解和掌握奥氏体组织的特点，我们才能更好地应用它们，推动科技进步和工业发展。