不锈钢金相检验

1、不锈钢金相检验概述 黄智斌一、不锈钢定义 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀、有较高稳定性的一种高合金钢，不锈钢耐腐蚀性能好、具有美观的表面，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的一种钢铁。 从金相学角度分析，因为不锈钢含有较高的铬，铬在表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开侵入钢内的氧气，从而起耐腐蚀的作用。 为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬（GB/T 20878）。 二、不锈钢分类1.以化学成分分类： Cr系不锈钢 Cr-Ni系不锈钢 Cr-Ni-Mo系不锈钢 Cr-Mn-Ni系不锈钢等 2.以金相组织的分类： 奥氏体不锈钢（200系、30

2、0系） 铁素体不锈钢 （430、446等） 马氏体不锈钢 （410系、420系以及440C系） 双相不锈钢 （Cr18、Cr23、Cr22和Cr25 ） 沉淀硬化不锈钢 三、不锈钢金相检验n1.试样的制备n 不锈钢金相试样的制备过程和高合金钢基本相同。其中奥氏体不锈钢基体组织较软，韧性较高和易产生加工硬化，试样制备难度较高，在抛磨过程中易产生机械滑移以及扰乱金属层组织等假象而影响正常的金相组织分析和检验。半马氏体钢制样不当则会使奥氏体转变成马氏体，所以制备试样不应使试样产生高热。磨光用力不应过大，抛光时间不宜过长。 2.化学侵蚀 不锈钢具有较高的耐腐蚀性能，所以显示其显微组织的侵蚀剂必须有强烈

3、的侵蚀性，才能使组织清晰的显现出来。应根据钢的成分和热处理状态选择合适的侵蚀剂。 常用的侵蚀剂有： 氯化高铁5g+盐酸50ml+水10ml；（适用于A不锈钢以及F-A不锈钢） 盐酸10ml+硝酸10ml+酒精100ml； 苦味酸4g+盐酸5ml+酒精100ml；（较难腐蚀试样可以进行水浴加热） 氢氟酸酸(5%)1ml+硝酸(5%)4ml+水45ml； 此外，不锈钢中可能还会同时出现铁素体、奥氏体、碳化物、 铁素体、相等，可以通过化学侵蚀的方法予以区别，在形态上，奥氏体组织有孪晶，铁素体常呈带状或枝晶状；用赤血盐氢氧化钾溶液（赤血盐10g-15g+NaOH10g-30g+水100mL，热煮60-

4、90）侵蚀后铁素体呈玫瑰色，奥氏体呈光亮色，用碱性高锰酸钾侵蚀后，碳化物为浅棕色， 相橘红色。 3.铁素体不锈钢 铁素体不锈钢基体以BCC结构的铁素体组织为主，有磁性，铁素体不锈钢含Cr=11%-30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，低碳，基本不含Ni，耐氯化物应力腐蚀，点蚀等性能优良，但对晶界腐蚀敏感，低温韧性较差。 铁素体不锈钢经900保温并空冷后显微组织为F及沿轧制方向分布的碳化物；经1200加热并水淬后得到显微组织为F+M。 一般含碳量低，含Cr量偏高 时（如Cr17，见图1）钢的 显微组织为F 。图1 Cr17钢的淬火组织 4.马氏体不锈钢 马氏体不锈钢基体为马氏体，有磁性，通过热处

5、理可调整其力学性能。 马氏体不锈钢高温状态组织为奥氏体，经过淬火后，奥氏体转变为马氏体，故称其马氏体不锈钢。 马氏体不锈钢最常见的是Cr13型不锈钢，高的Cr含量使其具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性能，Cr大部分固溶于铁素体内，提高了钢的强度，同时在钢的表面形成了致密的耐腐蚀氧化膜。C的作用是使钢热处理后强化。 马氏体不锈钢退火组织为F和碳化物，碳化物一般呈网状沿F晶界分布（图2），使钢的耐蚀性和强度较差，因此要经过调质处理。 Cr13型钢经850以上温度加热时进入A区，碳化物Cr23C6完全溶解温度是1050，而当温度高于1050时，钢中会出现F，所以，12Cr13、20Cr13钢淬火温度为10

6、00-1050，淬火后，20Cr13钢组织为针状M（图3）。 图2 Cr13型钢退火组织 500 图3 20Cr13钢退火组织500 5.奥氏体不锈钢 奥氏体不锈钢基体以面心立方结构的奥氏体为主，无磁性。 一般含Cr：16-25% ，Ni：7-20% ，经适当热处理后，在室温下得到单一A，如图4为奥氏体不锈钢。图4. 18-8型不锈钢组织 170 奥氏体不锈钢具有良好的高低温塑性、韧性和耐腐蚀性。缺点是晶间腐蚀和应力腐蚀倾向大，切削加工性能差。 常见奥氏体不锈钢有304、316。304也称18-8不锈钢，316则是在304基础上增加了Ni的含量，在增加Mo提高抗点蚀能力。以及为了提高耐晶间腐蚀

7、性能，通过降低合金中的含碳量，得到超低碳不锈钢，如304L、316L等。 6.奥氏体-铁素体双相不锈钢 基体为A+F，有磁性。 这类钢因扩大区和稳定奥氏体元素的作用程度，不足以使钢在常温或很高的温度下具有纯奥氏体组织，因此为奥氏体铁素体两相组织，其铁素体量也因成分及加热温度不同而可在较大的范围内变化。 属于这一类的不锈钢很多，如低碳的18-8型钢，加入Ti、Nb、Mo的18-8铬镍钢，此外含Cr大于1415而碳低于02的铬锰不锈钢（如Cr17Mn11），以及目前研究的和已获得应用的大多数铬锰氮不锈钢等。与纯奥氏体不锈钢比较，这类钢的优点很多，如屈服强度较高，抗晶间腐蚀的能力较高，应力腐蚀的敏感性低，焊接时产生热裂纹的倾向小，铸造流动性好等等。缺点是压力加工性能较差，点腐蚀倾向较大，易产生相脆性，在强磁场作用下表现出弱磁性等。所有这些优点和缺点均来源于组织中的铁素体。 五、常用不锈钢检验标准1.非金属夹杂物：GB/T 10561、AST