不銹鋼的牌號、成分、性能各異,常用的分類方法主要是按鋼的主要化學成分(特征元素)和組織結構以及二者相結合的方法來進行分類。
一、按鋼中的主要化學成分(特征元素)分類
最常用是按鋼中特征元素分為鉻系不銹鋼和鉻鎳系不銹鋼兩大類。
1. 鉻系
除鐵外,鋼中的主要合金元素是鉻,這類不銹鋼稱為鉻系不銹鋼,相當于美國的AISI 400系列。
2. 鉻鎳系
除鐵外,鋼中的主要合金元素是鉻和鎳,這類不銹鋼稱為鉻鎳系不銹鋼,相當于美國的AISI 300系列。
二、按鋼的組織結構特征分類
鋼的組織結構是指鋼的晶體結構和鋼的顯微組織的特征。不銹鋼按其組織結構的不同進行分類,主要可分為五大類。即鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。
1. 鐵素體不銹鋼(F)
高、低溫度下晶體結構均為體心立方 見圖1. 4a ,鐵素體不銹鋼的顯微組織見圖1.4(b)。
①. 晶體結構 系指晶體的微觀構造,在鋼鐵材料中,常見的晶體結構主要有體心立方和面心立方兩類。鋼的晶體結構是決定鋼的力學、化學、物理等性能的最基本的因素之一。
②. 顯微組織 在顯微鏡下觀察到的鋼的組織。
一般鐵的晶體結構也是體心立方。而鉻是鐵素體形成元素,所以,鉻加入鐵中,鋼的晶體結構沒有改變。鐵素體不銹鋼的代表性牌號有0Cr11Ti(409)和1Cr17(430)等。
使鋼形成鐵素體的元素還有Mo、Si、Al、W、Ti、Nb等。
2. 奧氏體不銹鋼(A)
向鐵素體不銹鋼中加入適量具有奧氏體形成能力的鎳元素,便會得到高溫和室溫下均為面心立方晶體結構[見圖1.5a 的奧氏體不銹鋼。奧氏體不銹鋼的顯微組織見圖1.5(b)。
使鋼形成奧氏體的元素除Ni外,還有C、N、Mn、Cu等。
3. 馬氏體不銹鋼(M)
高溫下為奧氏體,室溫和低溫下組織為馬氏體,馬氏體系自奧氏體轉變而來的相變產物。馬氏體不銹鋼的晶體結構為體心四方(具有長方度的體心立方),見圖1.6(a),而低碳,特別是超低碳馬氏體不銹鋼的晶體結構則為體心立方。 馬氏體不銹鋼的顯微組織見圖1.6(b)。Fe-Cr-C馬氏體不銹鋼的代表性牌號有1Cr13(410)等;馬氏體不銹鋼的代表性牌號有1Cr17Ni2(431)、00Cr13Ni5Mo等。
為了便于大家對不銹鋼中前三種組織結構的了解,表1.2中列出了鐵(低碳鋼)和不銹鋼組織結構的對比。
4. 雙相不銹鋼(F+A)
鋼的基體組織為鐵素體和奧氏體具有一定比例的雙相結構。它們的顯微組織見圖1.7。雙相不銹鋼的代表性牌號有1Cr25Ni5Mo1.5(AISI 329),1Cr21Ni5Ti(1X21H5T),00Cr22Ni5Mo3N(SAF 2205)和 00Cr26Ni7Mo3N (SAF 2507)等。
前述形成鐵素體的元素和形成奧氏體的元素在鋼內合理配比,便可得到F+A雙相不銹鋼。
5. 沉淀硬化不銹鋼(PH)
是在室溫下,鋼的基體組織可以是馬氏體、奧氏體以及鐵素體,經適宜熱處理,在基體上沉淀(析出)碳化物和金屬間化合物等進一步使不銹鋼強化的一類不銹鋼。代表性牌號有0Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH,AISI 630),0Cr17Ni7Al (17-7PH,AISI 631)等。
三、按鋼的化學成分和組織結構相結合的方法分類
按鋼中的特征元素和鋼的組織結構相結合的方法分類可以有很多類型。例如,馬氏體鉻不銹鋼,馬氏體鉻鎳不銹鋼,奧氏體鉻鎳不銹鋼,奧氏體鉻錳不銹鋼等。
除了上述分類方法外,還有按性能和用途;按鋼的功能特點等的分類,此處不再一一列舉。
圖1.8系不銹鋼分類的簡單概括和代表性牌號簡圖。