不锈钢通常是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液或其他腐蚀介质中具有良好的化学稳定性的高合金钢。根据GB/T 13304.2-2008[1]《钢的分类》以及国际上通用方法，按金相组织划分将不锈钢划分为5类，即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等。不锈钢不仅具有良好的耐腐蚀性、氧化性能、通常还具有优异的力学性能（如强度、韧性）、物理性能（磁性能、弹性）和工艺性能（铸造、压力加工、热处理、焊接），因而在化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛应用。本文将分别介绍这五类不锈钢的低倍组织、非金属夹杂物、晶粒度、耐腐蚀性能等金相检验。

1 不锈钢的分类及金相组织

1.1 铁素体不锈钢

基体以体心立方晶体结构的铁素体组织（α相）为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工使其轻微强化的不锈钢。含Cr：11~30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，基本上不含Ni，强度较高，耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等性能优良，但对晶界腐蚀敏感，低温韧性较差。主要钢号有06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等。这类钢经900℃保温并空冷后显微组织为：铁素体及沿轧制方向分布的碳化物；经1200℃加热并水淬后的显微组织为δ铁素体+低碳马氏体。

图1. 1Cr17钢加热到900℃后空冷的组织为铁素体＋沿轧制方向分布碳化物

图2. 1Cr17钢淬火后组织为铁素体＋低碳马氏体

1.2马氏体不锈钢

基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。马氏体不锈钢在高温状态的组织为奥氏体，经过淬火后，奥氏体转变为马氏体，故称其为马氏体不锈钢。马氏体不锈钢最常见的钢号有12Cr12，20Cr13，30Cr13，40Cr13等，它们含碳量较高，淬火后得到马氏体组织；有较高的强度、硬度、耐磨性；通过热处理可得到所要求的性能；切削加工性能较好，焊接性能差。

图3. 10Cr13淬火温度：1000℃ ～1050℃，组织为马氏体＋少量δ铁素体

图4. 10Cr13，650 ℃回火，组织为回火索氏体＋铁素体

1.3奥氏体不锈钢

基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织（γ相）为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化的不锈钢。奥氏体不锈钢一般含Cr 16%~25%含Ni 7%~20%适当热处理后，室温下为单一的A组织。常见的钢号有12Cr18Ni9，06Cr18Ni11Ti，06Cr19Ni10，304，316等有良好的塑性、韧性和耐蚀性，应用很广泛

图5. 304，组织为单一的奥氏体

1.4 奥氏体-铁素体双相不锈钢

基体兼有奥氏体和铁素体两相组织，有磁性，可通过冷加工使其强化的不锈钢。典型钢种有022Cr22Ni5Mo3N，022Cr26Ni7Mo3N等。国家标准中对其金相含量检验的方法有GB/T 13305-2008[2]《不锈钢中α－相面积含量金相测定法》。

图6. 铁氰化钾、氢氧化钾水溶液侵蚀，组织为白色的奥氏体和灰黑色(实为棕色)的铁素体，铁素体的体积分数约占50%

1.5 沉淀硬化不锈钢

基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）使其强化的不锈钢。沉淀硬化不锈钢固溶后为马氏体或半奥氏体组织，最终沉淀析出马氏体组织；有很高的强度；耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢；成型和焊接性能良好。典型的钢种有05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、05Cr15Ni7Mo2Al等。

图7.基本成分为Cr：14～17％，Ni≤7％及少量钼、铝、铜等，固溶处理后组织为奥氏体＋少量铁素体

2不锈钢的金相检验

2.1不锈钢的低倍组织及缺陷的试验方法

可以根据GB/T 226-1991[3]《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法》进行。浸湿一般用热蚀法，即将试样在HCl水溶液中浸泡，然后在流水中用刷子洗刷干净表面的腐蚀产物。此外还可采用HNO₃和HF水溶液或HCl和HNO₃水溶液中热蚀。

低倍组织的评定可以参照GB/T 1979-2001[4] 《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准进行。另外标准GB/T1220-2007《不锈钢棒》中规定，钢棒的横截面酸浸低倍或断口试样上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。对较高级钢棒，其一般疏松、中心疏松、偏析均不得超过二级；对普通钢棒，其上述级别均不得超过三级。

2.2 不锈钢中的非金属夹杂物的评级

可按照GB/T 10561-2005[5]《钢中非金属夹杂物含量的测定方法》进行取样，经研磨、抛光后观察整个抛光面的情况，取最严重视场进行夹杂物评级。在标准GB/T 10561-2005中介绍了五类夹杂物，A类（硫化物），B类（氧化铝），C类（硅酸盐），D类（球状氧化物），DS类（单颗粒球状类）。

图8. 316不锈钢中硫化物夹杂

2.3 奥氏体钢的晶粒度检验

试样经研磨、抛光及腐蚀后，按照GB/T 6394-2002[6]《金属平均晶粒度测定方法》 采用比较法，面积法，截距法进行晶粒度评级。

图9. 304不锈钢，奥氏体晶粒度等级6.5级

2.4 不锈钢的耐腐蚀性能

可按照GB/T4334-2008[7]《金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行试验和评级。

图10. 12Cr18Ni9钢1050℃固溶;王水甘油溶液侵蚀;均匀等轴的A组织,晶内有孪晶

图11. 12Cr18Ni9钢1050℃固溶+650℃敏化;10%草酸水溶液电解,硫酸硫酸铜腐蚀倾向试验发现沿晶腐蚀

3 结束语

随着不锈钢的应用越来越广泛，通过金相检验等手段，来判定不锈钢的工艺性能、力学性能、耐腐蚀性能等能否满足应用要求已经变得越来越重要。南京恒瑞分析仪器有限公司生产销售的金相显微镜可以帮助分析判定不锈钢的工艺性能、力学性能、耐腐蚀性能等。

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