奥氏体型、马氏体型、铁素体型钢的工艺性能-焊接性能和热加工性能

对不锈钢工艺的适应性也是选用不锈钢必须考虑的因素。工艺性能是指零件制造过程中各种冷热加工工艺对材料性能的要求，包括铸造性能、压力加工性能、焊接性、切削加工性能和热处理性能。金属材料的工艺性能对保证产品质量、降低成本和提高生产率有着重大的作用。

1.不锈钢的焊接性能

对于不锈钢来说，首先要了解其焊接性能，因为大部分不锈钢部件都是焊接件。各种不锈钢的焊接特点是：①奥氏体不锈钢具有良好的耐蚀性，很好的塑性和韧性，以及良好的焊接性，不会发生任何淬火硬化，很少出现冷裂纹。由于热胀冷缩较大，可能出现热裂纹、焊接变形大。焊接时应防止应力腐蚀破坏现象、475℃脆性、ó相析出脆化以及晶间腐蚀等缺陷的发生。

②马氏体不锈钢具有强烈的淬硬倾向，易出现冷裂纹，焊接接头受热超过1150℃区域，钢内晶粒显著长大；焊接冷却速度过快或过慢都可能引起接头脆化，也会造成475℃脆化；晶间腐蚀倾向较小；30Cr13、40Cr13、68Cr17和95Cr18的淬硬倾向更强，焊接性能更差。

③铁素体不锈钢无淬火硬化现象，加热温度大于950℃时，焊缝及热影响区晶粒严重粗大，而且无法用焊后热处理细化晶粒，会产生冷裂纹，容易出现475℃脆化及ó相析出脆化，接头晶间腐蚀倾向大。

④奥氏体-铁素体双相不锈钢有良好的焊接性，不需预热、焊后也不需热处理，均不会出现焊接裂缝。但当铁素体比例很大，也有可能出现475℃脆化现象；高铬双相不锈钢将会产生ó相脆化现象。

对不锈钢来说，由于焊接区的裂纹、脆化、晶间腐蚀、刀状腐蚀、点腐蚀及应力腐蚀等引起的结构损坏事例时有发生，因此对各类不锈钢的焊接特点要掌握并正确选择，然后严格执行各类钢的焊接参数，避免事故出现。

2.不锈钢的热加工性能

不锈钢在国防工业、化学工业、石油工业及动力部门中应用得较多，而且很多产品不仅要求具有耐蚀性，而且要求具有较高的强度，因此大部分不锈钢都要经过锻造后使用。而不锈钢与碳钢相比不同的特点是：热导率低，锻造温度范围窄，过热敏感性强，高温下抗力大，塑性低等，这些都给锻造生产带来了许多困难，而且不同类型的不锈钢锻造工艺也有差别。下面介绍一些常用不锈钢的类型和锻造工艺特点。

⑴马氏体不锈钢   

马氏体不锈钢的锻造工艺特点：

①马氏体类(20Cr13、40Cr13、14Cr17Ni2等)不锈钢在加热、冷却过程中，其组织发生同素异构转变。对于这一类钢，最后一火的变形量无特殊要求。

②马氏体不锈钢锻造加热时要避免δ铁素体的形成，因为δ铁素体的出现会使锻件形成裂纹，要避免金属加热速度过快导致过热。锻件的表面脱碳会使铁素体形成过多，因此要将表面脱碳减小到最小程度。

③马氏体不锈钢在锻造后容易产生开裂，这是因为锻造后空冷时会出现马氏体和碳化物组织，产生的内应力较大，所以锻后要缓慢冷却，一般在200℃左右的砂坑或炉渣缓冷，从砂坑取出后要及时进行退火，防止发生断裂。

⑵铁素体不锈钢

铁素体不锈钢锻造特点：

①铁素体不锈钢的再结晶温较低而速度较快，因此在塑性变形过程中晶粒长大的倾向较大。铁素体不锈钢在950℃以上晶粒长大较快。

②铁素体不锈钢锻造性能受晶粒长大和组织弱化的限制。例如，对于美国405钢(类似06Cr13Al)，少量奥氏体的出现会导致晶界的弱化，因此终锻温度要严格控制。

③为了得到细晶粒组织，最后一次锻打的压缩量不应低于12%~20%，终锻温度不高于800℃。为了避免因温度过低产生冷作硬化，终锻温度不应低于705℃。

由于铁素体不锈钢导热性差，其表面缺陷用砂轮清理时，局部过热可能会引起裂纹，最好采用风铲清理或剥皮的方法去除表面缺陷。

⑶奥氏体不锈钢

18-8型奥氏体不锈钢常被用来制作在610℃以长期工作的锅炉和汽轮机零件，以及化工生产中的多种零件，其锻造工艺特点是：

①18-8型奥氏体不锈钢在煤炉内加热时表面易渗碳，所以加热时应避免与含碳的物质接触，并采用氧化性的介质加热，以减少钢的渗碳现象，防止晶间腐蚀。

②奥体钢在低温时导热性差就缓慢加热，始锻温度不宜过高，过高有形成δ相的倾向，同时晶粒亦急剧长大。一般选取1150~1180℃。

③坯料的表面缺陷在锻造加热前必须清除，以防止锻造时继续扩大，造成锻件报废。

④终锻温度不能太低，同时在700~900℃缓冷会析出ó相，继续锻打将会产生裂纹。

⑤锻后采用空冷，而且还必须进行固溶处理。

某厂对各种不锈钢的锻造温度见表2-5。

表2-5 不锈钢的锻造温度 钢类 化学成分(质量分数，%) 温度/℃

C Cr Ni 预热 始锻温度 终锻温度

马氏体不锈钢 ＜0.15 11.5~14   815 1120~1180 870~925

＞0.15 12~14   815 1095~1150 870~925

0.5~10 14~18   815 1065~1120 870~925

铁素体不锈钢 ＞0.12 14~16   760 1040~1120 705~790

＞0.35 18~27   760 1040~1120 705~790

奥氏体不锈钢 ＜0.20 17~20 8~10 815 1175~1205 870~925

＜0.20 22~26 21~15 815 1150~1175 925

＜0.25 25~26 19~22 815 1150~1175 925

＜0.25 19~21 24~26 815 1150~1175 925

另外，对于不锈钢板还必须考虑其冷弯、深冲、反复弯曲等冷变形以及剪切等性能，以适应容器、槽以及管道等的制造。

对于不锈钢管材要考虑其压扁、扩口、缩口、弯管及卷边等性能，以满足各种换热设备和管线等的制造要求。

对于需要进行金属切削(车、刨、铣、磨、钻等)的不锈钢，其机械加性能应符合要求，为此在一些不锈钢中加入了易切削元素S，生产了一些易切削不锈钢，如Y12Cr13、Y30Cr13、Y25Cr13Ni2、Y108Cr17和Y10Cr17等，以供需切削量比较大的用户选用。