早在1909~1912年間,最初的Cr18Ni8(習(xí)慣常稱為18-8)奧氏體不銹鋼獲得專利權(quán)。1912~1920年間相繼開始工業(yè)生產(chǎn)。經(jīng)典的(或稱第一代)18-8鋼,含鉻約18%左右,添加有形成和穩(wěn)定奧氏體的主要元素鎳約8~10%,碳含量也較高。經(jīng)1100℃左右固溶淬火處理后,室溫下可獲得純奧氏體組織。它是奧氏體型不銹鋼最基本最典型的代表鋼種,其它奧氏體不銹鋼均是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。至今仍在大量生產(chǎn)的有,我國GB1Cr18Ni9和低碳0Cr19Ni9(依次相當(dāng)美國AISI 302不銹鋼和304不銹鋼)等鋼。后來,為克服晶間腐蝕敏感性,發(fā)展了穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼(第二代),如我國產(chǎn)量最大應(yīng)用最普及的GB1Cr18Ni9Ti(相當(dāng)蘇聯(lián)ЭЯ1T)鋼和超低碳奧氏體不銹鋼(第三代),如我國GB 00Cr19Ni11(相當(dāng)美國AISI 304L不銹鋼)等鋼。應(yīng)當(dāng)說明,目前通常泛稱的18-8(型)鋼,已不局限于經(jīng)典的第一代18-8鋼。一般來說,它包括了不同等級碳含量或添加鈦等穩(wěn)定化元素的18-8奧氏體不銹鋼。此外,在18-8鋼基礎(chǔ)上添加2%左右鉬的奧氏體不銹鋼,也常稱作18-8Mo鋼,如我國GB 0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2(相當(dāng)AISI 316L不銹鋼)鋼等。這些18-8類鋼均屬常用(或通用)的大量生產(chǎn)的基本鋼種。
為獲得純(單一或完全)奧氏體組織和改善耐蝕性能,在提高鉻、鉬等鐵素體形成元素的同時(shí),必須相應(yīng)增加鎳等奧氏體形成元素的含量。對具體鋼種所需添加的最低鎳含量,應(yīng)高于下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值(高溫快冷后的組織):
Ni(%)=1.1(Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb)-0.5Mn-30C-8.2
公式中元素符號表示其在鋼中的相應(yīng)含量(%)(見圖1-2-2)。但此公式不能代替實(shí)際鐵素體評級來使用。通常18-8類鋼的鎳當(dāng)量并不充分。如果具體成分配比和加熱過程(或熱處理)掌握不當(dāng)?shù)?,往往出現(xiàn)一些鐵素體。這會(huì)給熱加工等性能帶來不良后果。如鉻較高而鎳偏低,或加熱溫度過高和碳含量很低等,均會(huì)導(dǎo)致鐵素體的形成。高純(級)18-8鋼,因碳和氮含量極低,也必須相應(yīng)提高鎳含量以保持奧氏體組織??傊瑧?yīng)盡量避免和減少形成α(δ)相。因此,現(xiàn)代18-8鋼已適當(dāng)提高鎳含量(一般約17~20%Cr、Ni含量在8~14%左右)。高純不銹鋼的鎳含量更高些。
我國18-8型鋼的代表鋼種,是應(yīng)用最普遍的321不銹鋼。在實(shí)際正常生產(chǎn)情況下,往往尚存少量的鐵素體。當(dāng)鉻和鈦、碳還有殘余鋁含量過高時(shí),會(huì)使鐵素體含量明顯增加。隨著Cr/Ni和Ti/C比值等的提高,以及加熱溫度的過高(如超過1250℃左右),均造成鐵素體含量的大量增多,給熱加工性能帶來嚴(yán)重后果。尤其是生產(chǎn)管材,控制這些元素含量就更為重要。因此,在鋼種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi),成分配比和生產(chǎn)工藝過程的合理掌握與精確控制是十分重要的。