不锈钢的性能与组织11684.docx

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1、不锈钢的性能与组织 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。实际上上工业上上应用的的不锈钢钢都是同同时存在在几种以以至十几几种元素素的，当当几种元元素共存存于不锈锈钢这一一个统一一体中时时，它们们的影响响要比单单独存在在时复杂杂得多，因因为在这这种情况况下不仅仅要考虑虑各元素

2、素自身的的作用，而而且要注注意它们们互相之之间的影影响，因因此不锈锈钢的组组织决定定于各种种元素影影响的总总和。1各各种元素素对不锈锈钢的性性能和组组织的影影响和作作用 1-11.铬在在不锈钢钢中的决决定作用用 决定不不锈钢性性属的元元素只有有一种，这这就是铬铬，每种不不锈钢都都含有一一定数量量的铬。迄迄今为止止，还没没有不含含铬的不不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：铬使使铁基固固溶体的的电极电电位提高高铬吸吸收铁的的电子使使铁钝化化钝化是是由于阳阳极反应应

3、被阻止止而引起起金属与与合金耐耐腐蚀性性能被提提高的现现象。构构成金属属与合金金钝化的的理论很很多，主主要有薄薄膜论、吸吸附论及及电子排排列论。1-22. 碳碳在不锈锈钢中的的两重性性 碳是工工业用钢钢的主要要元素之之一，钢钢的性能能与组织织在很大大程度上上决定于于碳在钢钢中的含含量及其其分布的的形式，在在不锈钢钢中碳的的影响尤尤为显著著。碳在在不锈钢钢中对组组织的影影响主要要表现在在两方面面，一方方面碳是是稳定奥奥氏体的的元素，并并且作用用的程度度很大（约约为镍的的30倍倍），另另一方面面由于碳碳和铬的的亲和力力很大，与与铬形成成系列复复杂的碳碳化物。所所以，从从强度与与耐腐烛烛性能两两方面

4、来来看，碳碳在不锈锈钢中的的作用是是互相矛矛盾的。认识了了这一影影响的规规律，我我们就可可以从不不同的使使用要求求出发，选选择不同同含碳量量的不锈锈钢。 例如工工业中应应用最广广泛的，也也是最起起码的不不锈钢0CCrl334CCr133这五个个钢号的的标准含含铬量规规定为112114，就就是把碳碳要与铬铬形成碳碳化铬的的因素考考虑进去去以后才才决定的的，目的的即在于于使碳与与铬结合合成碳化化铬以后后，固溶溶体中的的含铬量量不致低低于111.7这一最最低限度度的含铬铬量。 就这五五个钢号号来说由由于含碳碳量不同同，强度度与耐腐腐蚀性能能也是有有区别的的，0CCr1332CCrl33钢的耐耐腐蚀性

5、性较好但但强度低低于3CCrl33和4CCr133钢，多多用于制制造结构构零件，后后两个钢钢号由于于含碳较较高而可可获得高高的强度度多用于于制造弹弹簧、刀刀具等要要求高强强度及耐耐磨的零零件。又又如为了了克服11888铬镍不不锈钢的的晶间腐腐蚀，可可以将钢钢的含碳碳量降至至0.003以以下，或或者加入入比铬和和碳亲和和力更大大的元素素（钛或或铌），使使之不形形成碳化化铬，再再如当高高硬度与与耐磨性性成为主主要要求求时，我我们可以以在增加加钢的含含碳量的的同时适适当地提提高含铬铬量，做做到既满满足硬度度与耐磨磨性的要要求，又又兼顾定的耐耐腐蚀功功能，工工业上用用作轴承承、量具具与刃具具有不锈锈钢

6、9CCr188和9CCr177MoVVCo钢钢，含碳碳量虽高高达0.850.995，由由于它们们的含铬铬量也相相应地提提高了，所所以仍保保证了耐耐腐蚀的的要求。总的来来讲，目目前工业业中获得得应用的的不锈钢钢的含碳碳量都是是比较低低的，大大多数不不锈钢的的含碳量量在0.100.4之间，耐耐酸钢则则以含碳碳0.110.2的的居多。含含碳量大大于0.4的的不锈钢钢仅占钢钢号总数数的一小小部分，这这是因为为在大多多数使用用条件下下，不锈锈钢总是是以耐腐腐蚀为主主要目的的。此外外，较低低的含碳碳量也是是出于某某些工艺艺上的要要求，如如易于焊焊接及冷冷变形等等。 1-33. 镍镍在不锈锈钢中的的作用是是

7、在与铬铬配合后后才发挥挥出来的的镍是优优良的耐耐腐蚀材材料，也也是合金金钢的重重要合金金化元素素。镍在在钢中是是形成奥奥氏体的的元素，但但低碳镍镍钢要获获得纯奥奥氏体组组织，含含镍量要要达到224；而只有有含镍227时时才使钢钢在某些些介质中中的耐腐腐蚀性能能显著改改变。所所以镍不不能单独独构成不不锈钢。但是镍镍与铬同同时存在在于不锈锈钢中时时，含镍镍的不锈锈钢却具具有许多多可贵的的性能。基于上上面的情情况可知知，镍作作为合金金元素在在不锈钢钢中的作作用，在在于它使使高铬钢钢的组织织发生变变化，从从而使不不锈钢的的耐腐蚀蚀性能及及工艺性性能获得得某些改改善。 1-44. 锰锰和氮可可以代替替铬

8、镍不不锈钢中中镍铬镍奥奥氏体钢钢的优点点虽然很很多，但但近几十十年来由由于镍基基耐热合合金与含含镍200以下下的热强强钢的大大量发展展与应用用，以及及化学工工业日益益发展对对不锈钢钢的需要要量越来来越大，而而镍的矿矿藏量较较少且又又集中分分布在少少数地区区，因此此在世界界范围内内出现了了镍在供供和需方方面的矛矛盾。所所以在不不锈钢与与许多其其他合金金领域（如如大型铸铸锻件用用钢、工工具钢、热热强钢等等）中，特特别是镍镍的资源源比较缺缺乏的国国家，广广泛地开开展了节节镍和以以其他元元素代镍镍的科学学研究与与生产实实践，在在这方面面研究和和应用比比较多的的是以锰锰和氮来来代替不不锈钢与与耐热钢钢中

9、的镍镍。 锰对于于奥氏体体的作用用与镍相相似。但但说得确确切一些些，锰的的作用不不在于形形成奥氏氏体，而而是在于于它降低低钢的临临界淬火火速度，在在冷却时时增加奥奥氏体的的稳定性性，抑制制奥氏体体的分解解，使高高温下形形成的奥奥氏体得得以保持持到常温温。在提提高钢的的耐腐蚀蚀性能方方面，锰锰的作用用不大，如如钢中的的含锰量量从0到到10.4%变变化，也也不使钢钢在空气气与酸中中的耐腐腐蚀性能能发生明明显的改改变。这这是因为为锰对提提高铁基基固溶体体的电极极电位的的作用不不大，形形成的氧氧化膜的的防护作作用也很很低，所所以工业业上虽有有以锰合合金化的的奥氏体体钢（如如40MMn188Cr44,5

10、00Mn118Crr4WNN、ZGGMn113钢等等），但但它们不不能作为为不锈钢钢使用。 锰在钢钢中稳定定奥氏体体的作用用约为镍镍的二分分之一，即即2的的氮在钢钢中的作作用也是是稳定奥奥氏体，并并且作用用的程度度比镍还还要大。例例如，欲欲使含118铬铬的钢在在常温下下获得奥奥氏体组组织，以以锰和氮氮代镍的的低镍不不锈钢与与元镍的的铬锰氮氮不诱钢钢，目前前已在工工业中获获得应用用，有的的已成功功地代替替了经典典的188-8铬铬镍不锈锈钢。 1-55.不锈锈钢中加加钛或铌铌是为了了防止晶晶间腐蚀蚀。 1-66.钼和和铜可以以提高某某些不锈锈钢的耐耐腐蚀性性能。 1-77.其他他元素对对不锈钢钢的

11、性能能和组织织的影响响 以上主主要的九九种元素素对不锈锈钢的性性能和组组织的影影响，除除这些元元素对不不锈钢性性能与组组织影响响较大的的元素以以外，不不锈钢中中还含有有一些其其他的元元素。有有的是和和一般钢钢一样为为常存杂杂质元素素，如硅硅、硫、磷磷等也也有的是是为了某某些特定定的目的的而加入入的，如如钴、硼硼、硒、稀稀土元素素等。从从不锈钢钢的耐腐腐蚀性能能这一主主要性质质来说，这这些元素素相对于于已讨论论的九种种元素，都都是非主主要方面面的，虽虽然如此此，但也也不能完完全忽略略，因为为它们对对不锈钢钢的性能能与组织织同样也也发生影影响。硅是是形成铁铁素体的的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元

12、素。 钴作作为合金金元素在在钢中应应用不多多，这是是因为钴钴的价格格高及其其在其它它方面（如如高速钢钢、硬质质合金、钴钴基耐热热合金、磁磁钢或硬硬磁合金金等）有有着更重重要的用用途。在在一般不不锈钢中中加钴作作合金元元素的也也不多，常常用不锈锈钢如99Crll7MooVCoo钢（含含1.22-1.8钴钴）加钴钴，目的的并不在在于提高高耐腐蚀蚀性能而而在于提提高硬度度，因为为这种不不锈钢的的主要用用途是制制造切片片机械刃刃具、剪剪刀及手手术刀片片等。 硼高高铬铁素素体不锈锈钢Crrl7MMo2TTi钢中中加00055硼，可可使在沸沸腾的665醋醋酸中的的耐腐蚀蚀性能提提高。加加微量的的硼（00.

13、000060.000077）可可使奥氏氏体不锈锈钢的热热态塑性性改善。少少量的硼硼由于形形成低熔熔点共晶晶体，使使奥氏体体钢焊接接时产生生热裂纹纹的倾向向增大，但但含有较较多的硼硼（05006）时，反反而可防防止热裂裂纹的产产生。因因为当含含有05006的硼时时，形成成奥氏体体硼化化物两相相组织，使使焊缝的的熔点降降低。熔熔池的凝凝固温度度低于半半溶化区区时，母母材在冷冷却时产产生的张张应力，由由处于液液态固固态的焊焊缝金属属承受，此此时是不不致引起起裂缝的的，即使使在近缝缝区形成成了裂纹纹，也可可以为处处于液态态固态态的熔池池金属所所填充。含含硼的铬铬镍奥氏氏体不锈锈钢在原原子能工工业中有有

14、着特殊殊的用途途。磷在在一般不不锈钢中中都是杂杂质元素素，但其其在奥氏氏体不锈锈钢中的的危害性性不像在在一般钢钢中那样样显著，故故含量可可允许高高一些，如如有的资资料提出出可达00066，以以利于冶冶炼控制制。个别别的含锰锰的奥氏氏体钢的的含磷量量可达00066（如如2Crrl3NNiMnn9钢）以以至0.08（如CCr144Mnll4Nii钢）。利利用磷对对钢的强强化作用用，也有有加磷作作为时效效硬化不不锈钢的的合金元元素，PPH177100P钢(含025磷)乃乃PHHNMM钢（含含0330磷）等等。 硫和硒硒在一般般不锈钢钢中也是是常有杂杂质元素素。但向向不锈钢钢中加002044的硫硫，可

15、提提高不锈锈钢的切切削性能能，硒也也具有同同样的作作用。硫硫和硒提提高不锈锈钢的切切削性能能，是因因为它们们降低不不锈钢的的韧性，例例如一般般188铬镍镍不锈钢钢的冲击击值可达达30公公斤/厘厘米2。含含0331硫硫的1888钢钢（00844C、118115CCr、99255Nii）的冲冲击值为为188公斤/平方厘厘米；含含0。222硒硒的1888钢钢（00944C、11844Crr、9Ni）的的冲击值值为324公公斤/平平方厘米米。硫与与硒均降降低不锈锈钢的耐耐腐蚀性性能，所所以实际际应用它它们作为为不锈钢钢的合金金化元素素的很少少。 稀土元元素稀稀土元素素应用于于不锈钢钢，目前前主要在在于

16、改善善工艺性性能方面面。如向向Crll7Tii钢和CCr177Mo22Ti钢钢中加少少量的稀稀土元素素，可以以消除钢钢锭中因因氢气引引起的气气泡和减减少钢坯坯中的裂裂纹。奥奥氏体和和奥氏体体铁素素体不锈锈钢中加加0002005的稀土土元素（铈铈镧合金金），可可显著改改善锻造造性能。曾曾有一种种含1995%铬、223镍镍以及钼钼铜锰的的奥氏体体钢，由由于热加加工工艺艺性能在在过去只只能生产产铸件，加加稀土元元素后则则可轧制制成各种种型材。2按按金相组组织对不不锈钢的的分类及及各类不不锈钢的的一般特特点按化学学成分（主主要是含含铬量）及及用途，不不锈钢分分为不锈锈与耐酸酸两大类类。工业业上还按按自

17、高温温（9000-111000度）加加热空气气冷却后后钢的基基体组织织的类型型对不锈锈钢进行行分类，这这是基于于我们上上面所讨讨论的碳碳及合金金元素对对不锈钢钢组织影影响的特特点决定定的。 工业上上应用的的不锈钢钢按金相相组织可可分为三三大类：铁素体体不锈钢钢，马氏氏体不锈锈钢，奥奥氏体不不锈钢。可可以把这这三类不不锈钢的的特点归归纳(如如下表)，但需需要说明明的是马马氏体不不锈钢并并不是都都不可焊焊接，只只是受某某些条件件的限制制，如焊焊前应预预热焊后后应作高高温回火火等，而而使焊接接工艺比比较复杂杂。实际际生产中中一些马马氏体不不锈钢如如1Crr13,2Crr13以以及2CCr133与45

18、5钢焊接接还是比比较多的的。不锈钢的分分类、主主要成分分及性能能比较 分类 大大概成分分 （%） 淬火火性 耐耐蚀性 加工性性 可焊焊接性 磁性 C CCr NNi 铁素体系 0335以下下 166-277 - 无 佳 尚佳 尚可 有 马氏体系 1220以下下 111-155 - 自自硬性 可可 可可 不不可 有有 奥氏体系 0225以下下 166以上 7以上上 无 优 优 优 无 以上分分类仅是是按钢的的基体组组织分的的，由于于钢中稳稳定奥氏氏体及形形成铁素素体的元元素的作作用不能能互相平平衡，以以及由于于大量的的铬使平平衡图SS点左移移，工业业中应用用的不锈锈钢的组组织除了了上面讲讲的三种

19、种基本类类型以外外，还有有马氏体体铁素体体，奥氏氏体铁铁素体，奥奥氏体马氏体体等过渡渡型的复复相不锈锈钢，以以及具有有马氏体体碳化化物组织织的不锈锈钢。2-11.铁素素体钢含铬大大于144的低低碳铬不不锈钢，含含铬大干干27的任何何含碳量量的铬不不锈钢，以以及在上上述成分分基础上上再添加加有钼、钛钛、铌、硅硅、铝、钨钨、钒等等元素的的不锈钢钢，化学学成分中中形成铁铁素体的的元素占占绝对优优势，基基体组织织为铁素素。这类类钢在淬淬火（固固溶）状状态下的的组织为为铁素体体，退火火及时效效状态的的组织中中则可见见到少量量碳化物物及金属属间化合合物。 属于这这一类的的有Crrl7、CCr177Mo22

20、Ti、CCr255，Crr25MMo3TTi、CCr288等。铁铁素体不不锈钢因因为含铬铬量高，耐耐腐蚀性性能与抗抗氧化性性能均比比较好，但但机械性性能与工工艺性能能较差，多多用于受受力不大大的耐酸酸结构及及作抗氧氧化钢使使用。 2-22.铁素素休马马氏体钢钢 这类钢钢在高温温时为yy+a（或或）两相相状态，快快冷时发发生y-M转变变，铁素素体仍被被保留，常常温组织织为马氏氏体和铁铁素体,由于成成分及加加热温度度的不同同，组织织中的铁铁素体量量可在百百分之几几至几十十的范围围内变化化。0CCrl33钢，llCrll3钢，铬铬偏上限限而碳偏偏下限的的2Crr13钢钢，Crr17NNi2钢钢，Cr

21、r17wwn4钢钢，以及及在ICCrl33钢基础础上发展展起来的的许多改改型122铬热热强钢（这这类钢也也叫做耐耐热不锈锈钢）中中的许多多钢号，如如Cr111MooV，CCr122WMooV，CCrl22W4MMoV，118Crrl2WWMoVVNb等等均属干干这一类类。铁素体体马氏体体钢可以以部分地地接受淬淬火强化化，故可可获得较较高的机机械性能能。但它它们的机机械性能能与工艺艺性能在在很大程程度上受受组织中中铁素体体的含量量及分布布形态的的影响。这这类钢按按成分中中的含铬铬量分属属1214与155188两个个系列。前前者具有有抵抗大大气及弱弱腐蚀性性介质的的能力，并并且具有有良好的的减震性

22、性及较小小的线膨膨胀系数数；后者者的耐腐腐蚀性能能与相同同含铬量量的铁素素体耐酸酸钢相当当，但在在一定程程度上也也保留着着高铬铁铁素体钢钢的某些些缺点。2-33.马氏氏体钢 这类钢钢在正常常淬火温温度下处处在y相相区，但但它们的的y相仅仅在高温温时稳定定，M点点一般在在3OOO左右，故故冷却时时转变为为马氏体体。这类钢钢包括22Cr113,22Cr113Nii2,33Cr113以及及部分改改型122铬热热强钢，如如13CCr144NiWWVBAA，Crr11NNi2MMoWVVB钢等等。马氏氏体不锈锈钢的机机械性能能、耐腐腐蚀性能能、工艺艺性能与与物理性性能，均均和含铬铬1214的铁素素体-马

23、马氏体不不锈钢相相近。由由于组织织中没有有游离的的铁素体体，机械械性能比比上述钢钢要高，但但热处理理时的过过热敏感感性较低低。2-44.马氏氏体碳化物物钢 FeC合金金的并析析点的含含碳为00.833，在在不锈钢钢中由于于铬使SS点左移移，含112铬铬和大于于0.44碳的的钢（图图11-3），以以及含118铬铬和大于于0.33碳的的钢（图图卜）33）均属属于过共共析钢。这这类钢在在正常淬淬火温度度加热，次次生碳化化物不能能完全溶溶于奥氏氏体，因因此淬火火后的组组织为马马氏体和和碳化物物组成。 属于这这一类的的不锈钢钢牌号不不多，却却是一些些含碳比比较高的的不锈钢钢，如44Crll3、99Cr1

24、18、99Crll8MooV 、99Crll7MooVCoo钢等，含含碳量偏偏上限的的3Crrl3钢钢在较低低的温度度下淬火火，也可可能出现现这样的的组织。由由于含碳碳量高,上述99Cr118等三三个钢号号中虽含含有较多多的铬，但但其耐腐腐蚀性能能仅与含含1214锗的不不锈钢相相当。这这类钢的的主要用用途是要要求高硬硬及耐磨磨的零件件，如切切削工具具、轴承承、弹簧簧及医疗疗器械等等。 2-55.奥氏氏体钢 这类钢钢含有较较多扩大大y区和和稳定奥奥氏体的的元素，在在高温时时为均为为y相，冷冷却时由由于Mss点在室室温以下下，所以以在常温温下具有有奥氏体体组织。 18-8、1812、225-220

25、、220-225Moo等铬镍镍不锈钢钢，以锰锰代替部部分镍并并加氮的的低镍不不锈钢CCr188Mnll0Nii5,CCr133Ni44Mn99,Crr17NNi4MMn9NN,Crr14NNi3MMnl44Ti钢钢等均属属于这一一类。奥氏体体不锈钢钢具有前前已述及及的许多多优点，虽虽然机械械性能也也比较低低，和铁铁素体不不锈钢样不能热热处理强强化，但但可以通通过冷加加工变形形的方法法，利用用加工硬硬化作用用提高它它们的强强度。 这类类钢的缺缺点是对对晶间腐腐蚀及应应力腐蚀蚀比较敏敏感，需需通过适适当地合合金添加加剂及工工艺措施施消除。-66.奥氏氏体铁铁素体钢钢 这类钢钢因扩大大y区和和稳定奥

26、奥氏体元元素的作作用程度度，不足足以使钢钢在常温温或很高高的温度度下具有有纯奥氏氏体组织织，因此此为奥氏氏体铁铁素体复复相状态态，其铁铁素体量量也因成成分及加加热温度度不同而而可在较较大的范范围内变变化。 属于这这一类的的不锈钢钢很多，如如低碳的的188铬镍镍钢，加加钛、铌铌、钼的的188铬镍镍钢，特特别是在在铸钢的的组织中中均可见见到铁素素体，此此外含铬铬大于114115而而碳低于于022的铬铬锰不锈锈钢（如如Cr117Mnnll），以以及目前前研究的的和已获获得应用用的大多多数铬锰锰氮不锈锈钢等。与与纯奥氏氏体不锈锈钢比较较，这类类钢的优优点很多多，如屈屈服强度度较高，抗抗晶间腐腐蚀的能能

27、力较高高，应力力腐蚀的的敏感性性低，焊焊接时产产生热裂裂纹的倾倾向小，铸铸造流动动性好等等等。缺缺点是压压力加工工性能较较差，点点腐蚀倾倾向较大大，易产产生c相相脆性，在在强磁场场作用下下表现出出弱磁性性等。所所有这些些优点和和缺点均均来源于于组织中中的铁素素体。2-77.奥氏氏钵马马氏体钢钢 这类钢钢的Mss点低于于室温，固固溶处理理以后为为奥氏体体组织，易易于成形形和焊接接。通常常可用两两种工艺艺方法使使之发生生马氏体体转变。一一是固溶溶处理以以后经77008000度加热热，奥氏氏体因析析出碳化化铬而转转变为介介稳定状状态，MMs点升升高至室室温以上上，冷却却时转变变为马氏氏体；二二是固溶

28、溶处理以以后直接接冷却至至Ms与与Mf点点之间，使使奥氏体体转变为为马氏体体。后一一方法可可获得较较高的耐耐腐蚀性性能，但但固溶处处理以后后至深冷冷的间隔隔时间不不宜过久久，否则则会因奥奥氏体的的陈化稳稳定作用用而使深深冷的强强化效应应降低。经经上述处处理以后后钢再经经40005000度时时效，使使析出金金属间化化合物进进步强化化。这类类钢的典典型钢号号有177Cr一一7Nii一A11、155Cr9NiiA11,177Cr5NiiMoo、155Cr-8NiiMoo一A11等等。这这类钢也也称为奥奥氏体马氏体体时效不不锈钢，并并因为实实际上这这些钢的的组织中中除奥氏氏体和马马氏体以以外，还还存在

29、不不同数量量的铁素素体，故故也称为为半奥氏氏体沉淀淀硬化不不锈钢。这类钢钢是500年代后后期发展展和应用用的新型型不锈钢钢，它们们总的特特点是强强度高（CC可达1100一一1500）及热热强性好好，但由由于含铬铬量较低低并在热热处理时时有碳化化铬析出出，因此此耐腐蚀蚀性能比比标准的的奥氏体体不锈钢钢要低一一些。也也可以说说这类钢钢的高强强度是在在牺牲一一部分耐耐腐蚀性性能与其其他性能能（如非非磁性）的的情况下下获得的的，目前前这类钢钢主要用用于航空空工业及及火箭导导弹生产产方面，一一般机械械制造中中应用尚尚不普遍遍，并且且在分类类上也有有把它们们纳为超超高强度度钢的一一个系列列。 什么是不锈锈

30、钢? 不不锈钢是是在普通通碳钢的的基础上上，加入入一组铬铬的质量量分数（wwCr）大大于122%合金金元素的的钢材，它它在空气气作用下下能保持持金属光光泽，也也就是具具有不生生锈的特特性。这这是由于于在这类类钢中含含有一定定量的铬铬合金元元素，能能使钢材材表面形形成一层层不溶解解于某些些介质的的坚固的的氧化薄薄膜（钝钝化膜），使使金属与与外界介介质隔离离而不发发生化学学作用。在在这类钢钢中，有有些除含含较多的的铬（CCr）外外，还匹匹配加入入较多的的其他合合金元素素，如镍镍（Nii），使使之在空空气中、水水中、蒸蒸汽中、都都具有很很好的化化学稳定定性，而而且在许许多种酸酸、碱、盐盐的水溶溶液中

31、也也有足够够的稳定定性，甚甚至在高高温或低低温环境境中，仍仍能保持持其耐腐腐蚀的优优点。不锈钢是如如何分类类的? 不不锈钢分分类方法法有几种种：按主主要化学学组成分分铬不锈锈钢、铬铬镍不锈锈钢和铬铬锰氮不不锈钢等等；也可可以以性性能特点点分成耐耐酸不锈锈钢和耐耐热不锈锈钢等；通常以以金相组组织进行行分类。按按金相组组织分为为：铁素素体（FF）型不不锈钢、马马氏体（MM）型不不锈钢、奥奥氏体（AA）不锈锈钢、奥奥氏体-铁素体体（A-F）型型双相不不锈钢、奥奥氏体-马氏体体（A-M）型型双相不不锈钢和和沉淀硬硬化（PPH）型型不锈钢钢。 1 铁素素体型不不锈钢FF 铁素素体具有有磁性，它它的内部部

32、显微组组织为铁铁素体，其其铬的质质量分数数在111.5% 32.0%范范围内。但但是碳的的含量极极低00.2%，不可可淬火。随随着铬含含量的提提高，其其耐酸性性能也提提高，加加入钼（MMo）后后，则可可提高耐耐酸腐蚀蚀性和抗抗应力腐腐蚀的能能力。 2 马氏氏体型不不锈钢MM 其显显微组织织为马氏氏体。马马氏体不不锈钢同同样也具具有磁性性，这类类钢中铬铬的质量量分数为为11.5% 118.00% 但但碳的质质量分数数最高可可达0.6%。碳碳含量的的增高，提提高了钢钢的强度度和硬度度。在这这类钢中中加入的的少量镍镍可以促促使生成成马氏体体，同时时又能提提高其耐耐蚀性。这这类钢具具有一定定的耐蚀蚀性

33、和较较好的热热稳定性性以及热热强性，可可以作为为温度低低于7000oCC以下长长期工作作的耐热热钢使用用。它广广泛用来来制造对对韧性和和冲击韧韧度要求求较高的的零件，如如汽轮机机的叶片片、内燃燃机排气气阀和医医疗器械械。 3 奥氏氏体型不不锈钢FF 其显显微组织织为奥氏氏体。它它是在高高铬不锈锈钢中（117-226%）添添加适当当的镍（镍镍的质量量分数为为8% 225%）而而形成的的，具有有奥氏体体组织的的不锈钢钢。奥氏氏体型不不锈钢不不能利用用热处理理使晶粒粒细化，也也不能经经过淬火火来提高高其硬度度。这类类钢的冷冷加工硬硬化程度度高，通通常没有有磁性，经经过冷作作可在钢钢内析出出少量铁铁素

34、体或或马氏体体的组织织，会出出现少量量磁性。 奥氏体体型的钢钢板的综综合性能能最好，既既有足够够的强度度，又有有极好的的塑性同同时硬度度也不高高，这也也是它们们被广泛泛采用的的原因之之一。奥奥氏体型型不锈钢钢同绝大大多数的的其它金金属材料料相似，其其抗拉强强度、屈屈服强度度和硬度度，随着着温度的的降低而而提高；塑性则则随着温温度降低低而减小小。其抗抗拉强度度在温度度 155 80OO范围内内增大较较快，温温度进一一步降低低时则变变化缓慢慢，而屈屈服强度度的增长长是较为为均匀的的。更重重要的是是：随着着温度的的降低，其其冲击韧韧度减少少缓慢，并并不存在在脆性转转变温度度。 4其他特特殊材料料特殊

35、的的应用领领域开发发出特殊殊材料。例例如：所所说的奥奥氏体-铁素体体型双钢钢，其显显微组织织为奥氏氏体加铁铁素体。它它含有118 - 255% 的的铬，44 - 7%的的镍以及及4%的的钼。镍镍、镍-铜、镍镍-铬以以及其他他以镍-铬为基基础的特特殊不锈锈钢也属属于此类类。此类类特殊材材料具有有特殊的的特性，有有固定的的材料名名称，如如 Crroniiferr, NNikrrofeer, Allloy, Feerrootheerm, Haasteellooy, Inccolooy, Incconeel, Monnel。这这些材料料也有所所属材料料号及其其化学成成份。热处理： 金属热处理理是将金金

36、属工件件放在一一定的介介质中加加热到适适宜的温温度，并并在此温温度中保保持一定定时间后后，又以以不同速速度冷却却的一种种工艺。金属热处理理是机械械制造中中的重要要工艺之之一，与与其他加加工工艺艺相比，热热处理一一般不改改变工件件的形状状和整体体的化学学成分，而而是通过过改变工工件内部部的显微微组织，或或改变工工件表面面的化学学成分，赋赋予或改改善工件件的使用用性能。其其特点是是改善工工件的内内在质量量，而这这一般不不是肉眼眼所能看看到的。为使金属工工件具有有所需要要的力学学性能、物物理性能能和化学学性能，除除合理选选用材料料和各种种成形工工艺外，热热处理工工艺往往往是必不不可少的的。钢铁铁是机

37、械械工业中中应用最最广的材材料，钢钢铁显微微组织复复杂，可可以通过过热处理理予以控控制，所所以钢铁铁的热处处理是金金属热处处理的主主要内容容。另外外，铝、铜铜、镁、钛钛等及其其合金也也都可以以通过热热处理改改变其力力学、物物理和化化学性能能，以获获得不同同的使用用性能。在从石器时时代进展展到铜器器时代和和铁器时时代的过过程中，热热处理的的作用逐逐渐为人人们所认认识。早早在公元元前7770前前2222年，中中国人在在生产实实践中就就已发现现，铜铁铁的性能能会因温温度和加加压变形形的影响响而 变变化。白白口铸铁铁的柔化化处理就就是制造造农具的的重要工工艺。公元前六世世纪，钢钢铁兵器器逐渐被被采用，

38、为为了提高高钢的硬硬度，淬淬火工艺艺遂得到到迅速发发展。中中国河北北省易县县燕下都都出土的的两把剑剑和一把把戟，其其显微组组织中都都有马氏氏体存在在，说明明是经过过淬火的的。随着淬火技技术的发发展，人人们逐渐渐发现淬淬冷剂对对淬火质质量的影影响。三三国蜀人人蒲元曾曾在今陕陕西斜谷谷为诸葛葛亮打制制30000把刀刀，相传传是派人人到成都都取水淬淬火的。这这说明中中国在古古代就注注意到不不同水质质的冷却却能力了了，同时时也注意意了油和和尿的冷冷却能力力。中国国出土的的西汉(公元前前2066公元元24)中山靖靖王墓中中的宝剑剑,心部部含碳量量为0.150.44%，而而表面含含碳量却却达0.6%以以上

39、，说说明已应应用了渗渗碳工艺艺。但当当时作为为个人“手艺”的秘密密，不肯肯外传，因因而发展展很慢。1863年年，英国国金相学学家和地地质学家家展示了了钢铁在在显微镜镜下的六六种不同同的金相相组织，证证明了钢钢在加热热和冷却却时，内内部会发发生组织织改变，钢钢中高温温时的相相在急冷冷时转变变为一种种较硬的的相。法法国人奥奥斯蒙德德确立的的铁的同同素异构构理论，以以及英国国人奥斯斯汀最早早制定的的铁碳相相图，为为现代热热处理工工艺初步步奠定了了理论基基础。与与此同时时，人们们还研究究了在金金属热处处理的加加热过程程中对金金属的保保护方法法，以避避免加热热过程中中金属的的氧化和和脱碳等等。18501

40、8880年，对对于应用用各种气气体(诸诸如氢气气、煤气气、一氧氧化碳等等)进行行保护加加热曾有有一系列列专利。11889918890年年英国人人莱克获获得多种种金属光光亮热处处理的专专利。二十世纪以以来，金金属物理理的发展展和其他他新技术术的移植植应用，使使金属热热处理工工艺得到到更大发发展。一一个显著著的进展展是1990119225年，在在工业生生产中应应用转筒筒炉进行行气体渗渗碳 ；30年年代出现现露点电电位差计计,使炉炉内气氛氛的碳势势达到可可控，以以后又研研究出用用二氧化化碳红外外仪、氧氧探头等等进一步步控制炉炉内气氛氛碳势的的方法；60年年代，热热处理技技术运用用了等离离子场的的作用

41、，发发展了离离子渗氮氮、渗碳碳工艺 ；激光光、电子子束技术术的应用用，又使使金属获获得了新新的表面面热处理理和化学学热处理理方法。金属热处理理的工艺艺热处理工艺艺一般包包括加热热、保温温、冷却却三个过过程，有有时只有有加热和和冷却两两个过程程。这些些过程互互相衔接接，不可可间断。加热是热处处理的重重要工序序之一。金金属热处处理的加加热方法法很多，最最早是采采用木炭炭和煤作作为热源源，进而而应用液液体和气气体燃料料。电的的应用使使加热易易于控制制，且无无环境污污染。利利用这些些热源可可以直接接加热，也也可以通通过熔融融的盐或或金属，以以至浮动动粒子进进行间接接加热。金属加热时时，工件件暴露在在空

42、气中中，常常常发生氧氧化、脱脱碳(即即钢铁零零件表面面碳含量量降低)，这对对于热处处理后零零件的表表面性能能有很不不利的影影响。因因而金属属通常应应在可控控气氛或或保护气气氛中、熔熔融盐中中和真空空中加热热，也可可用涂料料或包装装方法进进行保护护加热。加热温度是是热处理理工艺的的重要工工艺参数数之一，选选择和控控制加热热温度 ，是保保证热处处理质量量的主要要问题。加加热温度度随被处处理的金金属材料料和热处处理的目目的不同同而异，但但一般都都是加热热到相变变温度以以上，以以获得高高温组织织。另外外转变需需要一定定的时间间，因此此当金属属工件表表面达到到要求的的加热温温度时，还还须在此此温度保保持

43、一定定时间，使使内外温温度一致致， 使使显微组组织转变变完全，这这段时间间称为保保温时间间。采用用高能密密度加热热和表面面热处理理时，加加热速度度极快，一一般就没没有保温温时间，而而化学热热处理的的保温时时间往往往较长。冷却也是热热处理工工艺过程程中不可可缺少的的步骤，冷冷却方法法因工艺艺不同而而不同，主主要是控控制冷却却速度。一一般退火火的冷却却速度最最慢，正正火的冷冷却速度度较快，淬淬火的冷冷却速度度更快。但但还因钢钢种不同同而有不不同的要要求，例例如空硬硬钢就可可以用正正火一样样的冷却却速度进进行淬硬硬。金属热处理理工艺大大体可分分为整体体热处理理、表面面热处理理和化学学热处理理三大类类

44、。根据据加热介介质、加加热温度度和冷却却方法的的不同，每每一大类类又可区区分为若若干不同同的热处处理工艺艺。同一一种金属属采用不不同的热热处理工工艺，可可获得不不同的组组织，从从而具有有不同的的性能。钢钢铁是工工业上应应用最广广的金属属，而且且钢铁显显微组织织也最为为复杂，因因此钢铁铁热处理理工艺种种类繁多多。整体热处理理是对工工件整体体加热，然然后以适适当的速速度冷却却，以改改变其整整体力学学性能的的金属热热处理工工艺。钢钢铁整体体热处理理大致有有退火、正正火、淬淬火和回回火四种种基本工工艺。退火是将工工件加热热到适当当温度，根根据材料料和工件件尺寸采采用不同同的保温温时间，然然后进行行缓慢

45、冷冷却，目目的是使使金属内内部组织织达到或或接近平平衡状态态，获得得良好的的工艺性性能和使使用性能能，或者者为进一一步淬火火作组织织准备。正正火是将将工件加加热到适适宜的温温度后在在空气中中冷却，正正火的效效果同退退火相似似，只是是得到的的组织更更细，常常用于改改善材料料的切削削性能，也也有时用用于对一一些要求求不高的的零件作作为最终终热处理理。淬火是将工工件加热热保温后后，在水水、油或或其他无无机盐、有有机水溶溶液等淬淬冷介质质中快速速冷却。淬淬火后钢钢件变硬硬，但同同时变脆脆。为了了降低钢钢件的脆脆性，将将淬火后后的钢件件在高于于室温而而低于6650的某一一适当温温度进行行长时间间的保温温

46、，再进进行冷却却，这种种工艺称称为回火火。退火火、正火火、淬火火、回火火是整体体热处理理中的“四把火火”，其中中的淬火火与回火火关系密密切，常常常配合合使用，缺缺一不可可。“四把火”随着加加热温度度和冷却却方式的的不同，又又演变出出不同的的热处理理工艺 。为了了获得一一定的强强度和韧韧性，把把淬火和和高温回回火结合合起来的的工艺，称称为调质质。某些些合金淬淬火形成成过饱和和固溶体体后，将将其置于于室温或或稍高的的适当温温度下保保持较长长时间，以以提高合合金的硬硬度、强强度或电电性磁性性等。这这样的热热处理工工艺称为为时效处处理。把压力加工工形变与与热处理理有效而而紧密地地结合起起来进行行，使工

47、工件获得得很好的的强度、韧韧性配合合的方法法称为形形变热处处理；在在负压气气氛或真真空中进进行的热热处理称称为真空空热处理理，它不不仅能使使工件不不氧化，不不脱碳，保保持处理理后工件件表面光光洁，提提高工件件的性能能，还可可以通入入渗剂进进行化学学热处理理。表面热处理理是只加加热工件件表层，以以改变其其表层力力学性能能的金属属热处理理工艺。为为了只加加热工件件表层而而不使过过多的热热量传入入工件内内部，使使用的热热源须具具有高的的能量密密度，即即在单位位面积的的工件上上给予较较大的热热能，使使工件表表层或局局部能短短时或瞬瞬时达到到高温。表表面热处处理的主主要方法法有火焰焰淬火和和感应加加热热处处理，常常用的热热源有氧氧乙炔或或氧丙烷烷等火焰焰、感应应电流、激激光和电电子束等等。化学热处理理是通过过改变工工件表层层化学成成分、组组织和性性能的金金属热处处理工艺艺。化学学热处理理与表面面热处理理