奥氏体不锈钢在高温和室温下均以奥氏体为初相。
一种稳定的奥氏体结构钢含有18%左右的Cr, 8% ~ 10%的Ni和0.1%左右的c。铬镍奥氏体不锈钢包括我们最熟悉的18Cr-8Ni不锈钢(TP304)以及通过增加Cr、Ni含量和添加Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素而发展出来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢的特点是无磁性，塑性和延展性高，但强度低。只有通过冷加工才能强化(通过添加S、Ca、Se、Te等，奥氏体不锈钢才能具有优异的切削性能)。
等级:304/L/H/LN、316/L/H/LN/Ti/LMod、310S/H、317/L、321/H、347H/HFG
规格:
奥氏体钢是一种非磁性不锈钢，含有高含量的铬和镍，低含量的碳。奥氏体钢以其可成形性和耐腐蚀性而闻名，是最广泛使用的不锈钢等级。
特点:
还有第五种特殊类型的沉淀硬化钢。
常用牌号奥氏体不锈钢发展示意图
钢的分子结构
它们之间的根本区别在于它们的晶体结构。钢是铁和碳的合金。在常温下，原子结构是一个立方体，每个角上有一个钢原子，立方体中心有一个原子。
这被称为“铁素体”，顺便说一下，它是磁性的。
当加热到约900℃时，结构发生了变化，每个表面的中心都有一个原子。这是奥氏体结构，是非磁性的。
普通钢逐渐冷却后又恢复为铁素体结构。如果你快速冷却它，它会采用另一种结构，碳原子在一个方向上排列。这是马氏体钢，在其“淬火”条件下是硬但脆的，通常需要进一步处理才能使用。
316L Mod室温和高温强度曲线图
奥氏体钢的化学成分
| 符合美国钢铁协会的年级 | C马克斯。 | Si马克斯。 | Mn max。 | Cr | 倪 | 莫 | “透明国际” | 注 | 艾尔 | V |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 301 | 0.15 | 1.00 | 2.00 | 16日至18日 | 6 - 8 | |||||
| 302 | 0.15 | 1.00 | 2.00 | 17日至19日 | 8 - 10 | |||||
| 304 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | -20 - 17.5 | 8 - 10.5 | |||||
| 310 | ０．２５ | 1.50 | 2.00 | 24 - 26日 | 19日至22日 | |||||
| 316 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | 16日至18日 | 10 - 14 | 2.0 - -3.0 | ||||
| 321 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | 17日至19日 | 9 - 12 | 5 x %C min。 | ||||
| 347 | 0.08 | 1.00 | 2.00 | 17日至19日 | 卖地 | 10 x %C min。 | ||||
| E 1250 | 0．1 | 0．5 | 6．0 | 15.0 | 10．0 | ０．２５ | ||||
| 20/25-Nb | 0.05 | 1．0 | 1．0 | 20.0 | 25.0 | 0.7 | ||||
| 一个286 | 0.05 | 1．0 | 1．0 | 15.0 | 26.0 | 1．2 | ~ 1.9 | ~ 0.18 | ~ 0.25 | |
| 254 smo | 0.02 | 0.8 | 1．0 | 18.5 - -20.5 | 17.5 - -18.5 | 6 - 6.5 | ~ 1.9 | ~ 0.18 | ~ 0.25 | |
| AL-6XN | 0.03 | 1．0 | 2．0 | 20 - 22 | 23.5 - -25.5 | 6 - 7 |
退火
退火是一种将钢加热到略高于其再结晶温度的温度，并允许其以适当的速度冷却的过程——通常是缓慢的——使晶体重新形成，而不会因“加工”钢而引起缺陷。
退火可以恢复钢的延展性和耐腐蚀特性。
硬质合金沉淀
当钢的碳含量较高时，它在冷却时倾向于与铬结合——在900到500摄氏度之间形成碳化铬。这减少了形成被动层的铬的数量，并创建了易被腐蚀性化学品接触的晶间边界。
这可以通过使用低碳钢的变体(以“L”命名，例如304L或316L)来克服。
然而，较低的碳含量会降低钢在高温下的性能。如果需要耐碳化物沉淀和高温强度，那么添加钛可能是解决方案。这种形式有许多等级可供选择，例如316Ti。
抗蠕变强度
钢在高温下的性能与在常温下的性能有很大不同。当它们在环境温度下弯曲到低于屈服点时，它们就会弹回来。在高温下，它们开始拉伸，但非常缓慢。有些钢比其他钢更能抵抗这种现象。
晶粒尺寸
钢是由铁晶体晶格和其他物质的原子交织而成的。这些晶体叫做颗粒。
晶粒尺寸很重要，因为它影响加工、硬度、强度和耐腐蚀性等。
晶粒尺寸可以通过添加其他合金元素来确定，也可以通过仔细调节钢生产中涉及的加热和冷却过程，以及在初始生产、焊接或对钢进行“加工”后进一步热处理(退火和淬火)来确定。
晶间腐蚀
金属中的原子排列成彼此紧密排列的晶体(或晶粒)。在某些条件下，腐蚀会破坏晶界而不是晶体本身。
当含有较高比例碳的不锈钢被加热时，铬可以与碳反应形成碳化铬，从而耗尽保护表面的被动铬层。
被动层
被动层是使不锈钢“不锈”的原因。它是一层极薄的氧化铬，氧无法穿透，非常坚硬，本身耐腐蚀，几乎是透明的。这可以防止氧气和其他腐蚀性物质到达铁并与它发生反应。
铬很容易与氧气反应，结果是，如果它被划伤，它会自我修复，只要有自由的氧气可用。
点状腐蚀
这是一种非常局部的腐蚀形式，特别是在高氯化物条件下，如海洋环境中出现。钢的被动层中最初的缺口不能通过氧化铬的重整来“修复”。这个缺口下面的钢材继续腐蚀，除了表面上有轻微的表面染色(有时称为“茶渍”)之外，通常没有留下明显的迹象，但在表面以下继续加深和变宽。
当局部化时，它会导致钢的整个横截面的渗透。
铬、钼、氮含量高，抗点蚀能力强。抗点蚀程度可计算为%铬+ 3.5 x %钼+ 16 x %氮，得到抗点蚀当量数(PREN)。
316的PERN在22.6 - 27.9之间。一些双相钢的pren超过40。在某些等级中给出的数字的跨度是有关化学品的数量规格的结果，具有最大和最小数字。
沉淀硬化
也称为时效硬化，是一种用于增加抗拉强度的过程。合金首先被提高到一个温度，使a产生一个单相，所有的溶质原子溶解并均匀分布。然后快速淬火，然后再加热到较低的温度，并将其保持在预定的温度一段时间。在此温度下，沉淀物可以均匀分布地聚集在一起。在这个过程的这个阶段，正确的温度和持续时间是至关重要的。如果温度保持太长时间，将导致过大的团块，降低合金的强度。这就是所谓的“过度衰老”。
敏化作用
敏化是碳化物沉淀的过程-见上文。
西格玛相脆。
当某些不锈钢被加热到540C以上时，会发生相变。这导致韧性的急剧丧失，并可能导致脆性断裂。
稳定
稳定是去除或保护钢不敏化的过程，敏化是碳化物沉淀的危险，可导致应力腐蚀开裂(SCC)。
有两种常用的方法。低碳变体可以使用;它们本质上更稳定，但在更高的温度下表现不佳。
另一种方法是用钛、铌(有时仍称为钶)合金化钢，从而使其化学稳定。这两种物质都很容易形成碳化物，从而保存了铬。
然而，如果将其保持在425oC至850oC的碳化物形成温度范围内，这可能不足以稳定钢。如果这种情况发生在制造过程中，问题通常可以通过在较高温度下退火来逆转。
应力腐蚀开裂(SCC)
应力腐蚀开裂发生在化学物质攻击合金的晶间边界时。当金属受到拉伸应力时，一般具有延展性的材料会突然失效。由于腐蚀只发生在晶界处，因此很可能不被注意到，因为金属通常会保持明显正常的表面外观。
加工硬化
加工硬化是一个术语，适用于在低于金属再结晶温度的温度下对钢所做的任何工作。
这项工作包括任何类型的挤压、弯曲、切割/剪切或拉伸。
这些过程会导致金属晶体结构的扭曲，降低它们在金属内部移动的能力，使其更能抵抗进一步的变形。
硬化可以是优点，也可以是缺点。
通过退火可以恢复晶体结构。
奥氏体不锈钢是最常见和最广为人知的不锈钢类型。它们占不锈钢总产量的70%以上。这些钢含有约16%至25%的铬和足够的镍和/或锰，以在从低温区到不锈钢熔点的所有温度下保持奥氏体结构。奥氏体不锈钢的溶液中也含有氮。虽然镍是最常用于生产奥氏体不锈钢的合金元素，但氮也可用于生产奥氏体不锈钢。奥氏体不锈钢因其非磁性而更容易识别。奥氏体钢是无磁性的，因为奥氏体的面心立方结构是无磁性的。它们具有极强的可成形性和可焊接性，可以成功地应用于从低温到喷气发动机和炉膛的红热温度。
奥氏体不锈钢主要分为以下两个系列
除了上述两个系列外，还有超级奥氏体不锈钢牌号，由于钼含量高(> %)和氮添加量高，具有很强的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能。与300系列不锈钢相比，更高的镍含量确保了更好的抗应力腐蚀开裂性能。超级奥氏体钢的高合金含量使其更加昂贵。
直不锈钢的含碳量不超过0.08%。在这些等级中，规范中没有最低碳的要求。
“L”级用于焊接后提供额外的耐腐蚀性。不锈钢等级后面的字母“L”表示低碳(如304L)。碳含量保持在0.03%或以下，以避免碳化物析出。钢中的碳，当加热到所谓的临界温度范围(430℃至870℃)时析出，与铬结合并聚集在晶界上。这剥夺了钢在溶液中的铬，促进了晶界附近的腐蚀。通过控制碳的数量，这是最小化。对于焊接性，使用“L”等级。然而，“L”级更贵。此外，碳在高温下具有很强的物理强度。
“H”级含有最低0.04%的碳，最高0.10%的碳，在钢级后用字母“H”表示。“H”级主要用于极端温度，因为较高的碳有助于材料在极端温度下保持强度。
奥氏体不锈钢也可分为以下三类。
所有奥氏体不锈钢都含有少量铁素体。传统的奥氏体不锈钢牌号可能含有微量的delta铁素体，以改善焊接性。通常这种数量的铁氧体不足以吸引普通磁铁。然而，如果钢中元素的平衡有利于谱的铁素体端，那么铁素体的数量就有可能足以引起显著的磁响应。此外，一些类型的不锈钢是故意平衡有大量的铁氧体。
不锈钢的性能
奥氏体不锈钢无磁性，不能热处理。它们不能通过热处理而变硬。然而，它们可以冷加工以提高硬度、强度和抗应力性。溶液退火(在1000℃到1200℃范围内加热，然后淬火或快速冷却)恢复不锈钢的原始状态，包括消除合金偏析和冷加工后重新建立延展性。不锈钢可以进行溶液退火。由于溶液退火，碳化物可能在晶界处析出(或移动)，通过退火过程被放回溶液(分散)到金属基体中。“L”级用于焊接后退火不实际的地方。
奥氏体不锈钢可以做得足够软(即屈服强度约为200n /平方毫米)，用与碳钢相同的工具很容易形成，但它们可以通过冷加工变得非常坚固，屈服强度超过2000n /平方毫米。他们的奥氏体(fcc，面心立方)结构在绝对温度下非常坚韧和延展性。它们也不会像铁素体(bcc，体心立方)铁基合金那样在高温下迅速失去强度。
奥氏体不锈钢等级是最常用的等级，主要是因为它们具有非常可预测的耐腐蚀性和优异的机械性能。最不耐腐蚀的版本可以承受人们所经历的日常环境的正常腐蚀攻击，而最耐腐蚀的等级甚至可以承受沸腾的海水。
奥氏体不锈钢具有良好的成形性和焊接性，以及优异的韧性，特别是在低温或低温下。奥氏体品位也具有较低的屈服应力和相对较高的抗拉强度。它们具有优异的耐腐蚀性和优异的高温拉伸和蠕变强度。
奥氏体不锈钢不是很坚固的材料。通常它们的0.2%抗拉应力约为250 N/平方毫米，抗拉强度在500到600 N/平方毫米之间，这表明这些钢具有大量的加工硬化能力，这使得工作比低碳钢更加困难。然而，奥氏体不锈钢具有非常好的延展性，拉伸试验中伸长率约为50%。
奥氏体不锈钢也具有很高的耐高温氧化性，因为其表面有保护膜，但通常牌号在高温下强度较低。321和347级Ti和Nb稳定的钢，可以热处理产生TiC或NbC的精细分散，与蠕变过程中产生的位错相互作用。最常用的合金之一是添加钛或铌的25Cr20Ni合金，在高达700℃的温度下具有良好的蠕变强度。
奥氏体不锈钢在很宽的温度范围内具有延展性，从低温到蠕变温度。它们不表现脆性断裂。它们在低温下的抗拉强度很高。它们可以通过冷成形硬化到高强度。
奥氏体不锈钢比铁素体不锈钢更不耐循环氧化，因为其更大的热膨胀系数往往会导致保护性氧化涂层剥落。如果在耐腐蚀性不足的环境中使用，它们可能会出现应力腐蚀开裂(SCC)。疲劳耐久极限仅为拉伸强度的30%左右(铁素体不锈钢为50% - 60%)。这与它们的高热膨胀系数相结合，使它们特别容易受到热疲劳的影响。然而，这些限制的风险可以通过采取特别的预防措施来避免。
奥氏体不锈钢的显著特征是，随着铬和钼含量的增加，以增加特定性能，通常耐腐蚀性，如果要保留奥氏体结构，必须添加镍或其他奥氏体稳定剂。
退火状态下的拉伸性能与成分关系密切，这不足为奇。0.2%的屈服强度适用于奥氏体不锈钢。
奥氏体不锈钢从冶金学的角度来看有许多优点。它们的性能包括良好的耐腐蚀性。他们可以被磨砺。它们可以很容易地加工和制造到严格的公差。它们表面光滑，易于清洁和消毒。从低温到高温，它们都是耐温的。
奥氏体不锈钢分为200和300系列，铬含量为16%至30%，镍含量为2%至20%，用于增强表面质量、成形性、提高耐腐蚀性和耐磨性。奥氏体不锈钢热处理后不能硬化。由于其优异的成形性和耐腐蚀性，这些钢是最受欢迎的不锈钢生产等级。所有奥氏体钢在退火条件下都是非磁性的。根据成分的不同，一些奥氏体在冷加工时确实具有一定的磁性。奥氏体用于汽车饰件、炊具、食品饮料设备、加工设备以及各种工业应用。
不锈钢的耐腐蚀性主要由铬含量决定。奥氏体不锈钢具有优良的耐腐蚀性，添加钼的不锈钢具有更好的抗点蚀性能。奥氏体不锈钢中的镍含量有助于降低腐蚀速率，特别是在酸性环境中。然而，奥氏体等级易受氯化物应力腐蚀开裂(SCC)的影响，即使在中等温度下，也不建议用于结合拉伸应力和氯化物存在的应用。高碳奥氏体等级在某些高温暴露(包括焊接)后容易发生晶间腐蚀。对于需要焊接的应用，建议采用焊后热处理或选择低碳或稳定等级，如304L、316L和321型。
304和304L(标准级):
309和310(高铬和镍级):
318和316L(高钼含量等级):
321和316Ti(“稳定”等级):
200系列(低镍级):
奥氏体钢是一种非磁性不锈钢，含有高含量的铬和镍，低含量的碳。奥氏体钢以其可成形性和耐腐蚀性而闻名，是最广泛使用的不锈钢等级。
铁素体钢具有体心立方(BCC)晶粒结构，但不锈钢的奥氏体范围由其面心立方(FCC)晶体结构定义，该结构在立方体的每个角和每个面中间都有一个原子。当向合金中加入足够数量的镍时，这种晶粒结构就形成了——在标准的18%铬合金中加入8%到10%的镍。
除了无磁性外，奥氏体不锈钢也不能热处理。然而，它们可以冷加工以提高硬度、强度和抗应力性。溶液退火加热到1045°C，然后淬火或快速冷却，将恢复合金的原始状态，包括消除合金偏析和在冷加工后重新建立延性。
镍基奥氏体钢分为300系列。其中最常见的是304级，通常含有18%的铬和8%的镍。
为了将所有铁素体完全转化为奥氏体，在含18%铬的不锈钢中可以添加8%的最低镍量。对于316级，钼也可以添加到约2%的水平，以提高耐腐蚀性。
虽然镍是最常用于生产奥氏体钢的合金元素，但氮提供了另一种可能性。低镍和高氮含量的不锈钢被分类为200系列。然而，由于它是一种气体，在产生有害影响之前，只能添加有限数量的氮气，包括形成氮化物和气体孔隙度，从而削弱合金。
锰的加入，也是奥氏体的前身，结合氮气的包裹，可以添加更多的气体。因此，这两种元素，以及铜(也具有奥氏体形成特性)，经常被用来取代200系列不锈钢中的镍。
200系列——也被称为铬锰(CrMn)不锈钢——是在20世纪40年代和50年代开发的，当时镍供不应求，价格很高。它现在被认为是300系列不锈钢的一种具有成本效益的替代品，可以提供额外的好处，提高屈服强度。
直级奥氏体不锈钢的最大碳含量为0.08%。低碳等级或“L”级含有0.03%的最大碳含量，以避免碳化物析出。
奥氏体钢在退火条件下是无磁性的，尽管冷加工时它们会有轻微的磁性。它们具有良好的成形性和焊接性，以及优异的韧性，特别是在低温或低温下。奥氏体品位也具有较低的屈服应力和相对较高的抗拉强度。
虽然奥氏体钢比铁素体不锈钢更昂贵，但它们通常更耐用和耐腐蚀。
镍稳定了这些钢的奥氏体结构，限制了它们的广泛使用，因为镍增加了这些不锈钢的成本。
其他钢可以以较低的成本提供类似的性能，在某些应用中是首选，例如ASTM A387用于压力容器，但它是一种低合金碳钢，铬含量为0.5%至9%。低碳版本，例如316L或304L，以避免焊接引起的腐蚀问题。在需要生物相容性的地方(如身体植入物和穿孔)，首选316LVM级。
奥氏体不锈钢等级是最常用的等级，主要是因为它们具有非常可预测的耐腐蚀性和优异的机械性能。明智地使用它们可以为产品设计师节省大量成本。这些钢是用户友好的金属合金，完全制造产品的生命周期成本低于许多其他材料。
奥氏体不锈钢是那些通常用于不锈钢应用的钢。奥氏体不锈钢的一些应用包括以下方面。
超级奥氏体不锈钢含有高水平的铬和高水平的镍，并添加钼和氮。其结果是一系列奥氏体，比传统的300系列不锈钢更坚固，具有优越的抗点蚀，裂缝腐蚀和应力腐蚀开裂性能。
超级奥氏体不锈钢定义为耐点蚀当量数(PREN=[Cr]+3.3[Mo]+16[N])≥40%的Cr- ni不锈钢。在含Cl-的强腐蚀介质中，比Mo > % Cr-Ni奥氏体不锈钢具有更好的抗氯化物点蚀和缝隙腐蚀性能
成绩:
特点:
规格:
切削加工性能
加工硬化产生坚硬的表面和硬屑，这反过来又导致缺口磨损。它还会产生粘连，并产生堆积边缘(BUE)。它的相对可加工性为60%。硬化条件可以撕裂涂层和基材从边缘，导致碎片和不良的表面光洁度。奥氏体产生坚韧、长而连续的切屑，很难折断。添加S改善了可加工性，但降低了耐腐蚀性。
S30432超超临界锅炉管断裂强度曲线
使用正面几何图形的锐利边缘。
切下工作硬化层。
保持切割深度恒定。在加工时产生大量的热量。
不锈钢是建筑和工程行业中较为标准化的材料之一。
