隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,不銹鋼作為不銹耐蝕的功能材料、現(xiàn)代結(jié)構(gòu)材料及綠色環(huán)保材料已大步進(jìn)人了工業(yè)、商業(yè)、家居生活等各個領(lǐng)域,因此我們很有必要全面了解不銹鋼的材料和其在多方面所具有的優(yōu)異性能。
絕大多數(shù)金屬都是一種主要金屬元素和一種或多種添加的元素所形成的合金。一般情況下,固態(tài)金屬和合金都是由不規(guī)則排列的晶粒構(gòu)成,這些晶粒有著確定的晶體結(jié)構(gòu)。所有不同種類的不銹鋼都是鉻含量在11%以上的鐵基合金,許多鋼種還含有鎳、鉬、錳、氮和其他合金元素。不銹鋼中以晶體結(jié)構(gòu)的不同分為鐵素體、奧氏體和馬氏體,或其中兩種或多種的組織,不銹鋼的許多特性都取決于它們的晶體結(jié)構(gòu)。圖2-1是這些晶體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖中的黑點(diǎn)表示原子,劃直線是為了能看清楚其結(jié)構(gòu)。
鐵素體是常溫下鐵和低碳合金的基本晶體結(jié)構(gòu)(體心立方)。假設(shè)一個立方體,它的8個角和幾何中心點(diǎn)各有一個原子。在晶粒中這樣的立方體以三維的形式重復(fù)出現(xiàn)直到碰到一個不同方向的晶粒。兩種晶粒相接之處被稱之為晶界。晶界由許多方面構(gòu)成,包括界面、缺陷、雜質(zhì)及其他物質(zhì)的晶粒。它們很復(fù)雜,而且在金屬的機(jī)械性能和腐蝕性方面起著重要的作用。
奧氏體在高溫(>800℃)下鐵的晶體結(jié)構(gòu)(面心立方)。在奧氏體中,除像鐵素體立方體的每個角都有一個原子外,立方體六個面的每個面的幾何中心都有一個原子。如果在鐵或鐵鉻合金中單獨(dú)加入鎳、錳、氮或碳或加人其中的幾種,該面心立方的排列在常溫下將處于穩(wěn)定狀態(tài)。
馬氏體在常溫下具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),與鐵素體和奧氏體相比,更接近于鐵素體,它也是體心立方結(jié)構(gòu),但是立方體的一個軸被延長,也就是一個晶體有三個軸成直角,兩個邊相等,一個邊不等(四方體)。對鐵素體或奧氏體的立方晶體進(jìn)行熱處理或冷作就會出現(xiàn)這樣的情況。馬氏體在三種晶體結(jié)構(gòu)中最硬,強(qiáng)度最好,同時又最難焊接。實(shí)際上這種合金很少進(jìn)行變形處理。