不锈钢解析学习.pptx

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1、第1页/共87页第一页，编辑于星期日：八点 五十六分。第2页/共87页第二页，编辑于星期日：八点 五十六分。第3页/共87页第三页，编辑于星期日：八点 五十六分。第4页/共87页第四页，编辑于星期日：八点 五十六分。1950年的世界不锈钢产量还不到年的世界不锈钢产量还不到100万吨，万吨，2005年全年全球不锈钢超量超过了球不锈钢超量超过了2500万吨，万吨，2006年全球不锈钢生年全球不锈钢生产量将超过产量将超过2600万吨。万吨。55年来，不锈钢的年均消费量增年来，不锈钢的年均消费量增长长6.7%，不锈钢增长了，不锈钢增长了25倍。倍。第5页/共87页第五页，编辑于星期日：八点 五十六分。

2、第6页/共87页第六页，编辑于星期日：八点 五十六分。不锈钢定义：“不锈钢”是一种习惯叫法，我们所说的不锈钢实际包括“不锈钢”和“耐酸钢”。不锈钢在空气中耐腐蚀的钢。耐酸钢在各种侵蚀性较强的酸性介质中耐腐蚀的钢。通常，我们把不锈钢和耐酸钢统称为不锈耐酸钢，习惯上称为“不锈钢”。第7页/共87页第七页，编辑于星期日：八点 五十六分。q不锈钢的发明是世界冶金史上的一重大成就。q 2020世纪初，法国（1904-19061904-1906）发现了Fe-CrFe-Cr合金q 英国（1909-19111909-1911）发现了Fe-Cr-NiFe-Cr-Ni合金q 同期德国提出了不锈性和钝化理论。发展历

3、史第8页/共87页第八页，编辑于星期日：八点 五十六分。q 40-5040-50年代，节NiNi的Cr-Mn-NCr-Mn-N和Cr-Mn-Ni-NCr-Mn-Ni-N不锈钢、超低碳奥氏体不锈钢；q 6060年代，1 1：1 1的双相不锈钢和高纯铁素体以及马氏体时效不锈钢取得进展；q 随后，通过化学成分（C C、CrCr、NiNi）的调整和合金元素（MoMo、CuCu、SiSi、N N、MnMn、NbNb）的填加，降低夹杂物，改善其使用性能，适应不同环境的要求。发展历史第9页/共87页第九页，编辑于星期日：八点 五十六分。要求不锈钢要满足下列要求：要求不锈钢要满足下列要求：1.耐腐蚀性耐腐蚀性

4、 2.有良好的力学性能有良好的力学性能 3.有良好的工艺性：有良好的工艺性：热加工成型性热加工成型性 冷成型性冷成型性 切削加工性切削加工性 焊接性焊接性 4.良好的经济性良好的经济性 第10页/共87页第十页，编辑于星期日：八点 五十六分。q按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。化不锈钢。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢铁素体不锈钢铁素体不锈钢双相不锈钢双相不锈钢几种不锈钢的显微组织几种不锈钢的显微组织分类第11页/共87页第十一页，编辑于星期日：八点 五十

5、六分。q按钢的化学成分分类可分为：Cr不锈钢（400系）、Cr-Ni不锈钢（300系）、Cr-Mn-N-Ni不锈钢（200系）、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。q按钢的功能分类可分为：低温不锈钢、耐热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。分类第12页/共87页第十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。GF-2010-0813不锈钢的分类方法很多，按主要化学成份可分为铬系不锈钢（俗称400 系）、铬镍不锈钢&铬镍钼不锈钢（俗称300 系）、铬锰氮不锈钢（俗称200 系）。近些年来，中国不锈钢粗钢产量中，200 系占比显著偏高。不锈钢按主要化学成份可分为不锈钢按主要化学成份可分为

6、400 系、系、300 系、系、200 系。中国系。中国不锈钢粗钢产量中不锈钢粗钢产量中200 系占比显著偏高。系占比显著偏高。资料来源：Jindal Stainless、富宝金属第13页/共87页第十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。GF-2010-08第14页/共87页第十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。GF-2010-0815300 系不锈钢含镍量最高，达到8%-10%，代表品种304 主要应用于医药、机械、餐具等领域；400 系不锈钢含镍量最低，含镍量不超过0.60%，代表品种430 主要应用于耐热器具、家电产品等；200 系不锈钢含镍量为3.5%-5.5%（也有部分国家如印度京

7、德勒含镍量仅为1.5%），代表品种201 主要应用于照明设备等干燥环境下。资料来源：Jindal Stainless第15页/共87页第十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。GF-2010-08第16页/共87页第十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。GF-2010-08第17页/共87页第十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。一、金属腐蚀的基本概念腐蚀腐蚀是在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的过程。l腐蚀按照其化学原理可分为两类：电化学腐蚀：Fe-3eFe3+6H+6e=3H2化学腐蚀：4Fe+3O22Fe2O3 Fe+2H2OFe(OH)2+H25.1 金属腐蚀类型与提高耐腐蚀性的途径第

8、18页/共87页第十八页，编辑于星期日：八点 五十六分。化学腐蚀的特点：化学腐蚀的特点：不产生腐蚀电流，在反应表面形成一层化学生成物。氧化膜的形成及氧化膜的结构和性质氧化膜的形成及氧化膜的结构和性质是化学腐蚀的重要特征。l致密的氧化物膜（钝化膜）致密的氧化物膜（钝化膜）能阻止进一步的腐蚀；l不连续的或者多孔状的氧化膜不连续的或者多孔状的氧化膜对基体金属没有保护作用。第19页/共87页第十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。l例如，有些金属氧化物，如Mo2O3、WO3在高温下具有挥发性，完全没有覆盖基体的保护作用。因此要提高金属耐化学腐蚀的能力，主因此要提高金属耐化学腐蚀的能力，主要是通过合金化

9、或其它方法，在金属表要是通过合金化或其它方法，在金属表面形成一层稳定的、完整的、致密的并面形成一层稳定的、完整的、致密的并与基体结合牢固的氧化膜（也称钝化膜）与基体结合牢固的氧化膜（也称钝化膜）。第20页/共87页第二十页，编辑于星期日：八点 五十六分。在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学学腐蚀。腐蚀。钢的电化学腐蚀主要形式有均匀腐蚀、钢的电化学腐蚀主要形式有均匀腐蚀、点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀点腐蚀、晶界腐蚀、应力腐蚀、磨损腐蚀等。等。二、钢铁材料腐蚀的基本类型第21页/共87页第二十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。不同组织、成分、应力区域之间都可

10、构成微电池。不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。第22页/共87页第二十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。电化学腐蚀的特点：电化学腐蚀的特点：有液体电介质存在，不同金属或不同相之间有电极电位差并连通或接触，同时有腐蚀电流产生。l在金属材料中，电化学腐蚀是由金属材料中不同相之间的金属材料中不同相之间的电极电位的不同，在介质存在时构成原电电极电位的不同，在介质存在时构成原电池池而产生的。l在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学腐蚀。腐蚀。第23页/共87页第二十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。均匀腐蚀：均匀腐蚀：腐蚀发生在金属裸露的整个表面上或零件使用的

11、整个工作面上。又称一般腐蚀或连续腐蚀。点腐蚀：点腐蚀：在金属表面上极局部区域由于氯离子或氯化物盐引起的一种腐蚀破坏形式，它是由钝化膜的局部破坏所引起的。又称点蚀或孔蚀。第24页/共87页第二十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。晶间腐蚀：晶间腐蚀：晶界的电极电位低于晶内，导致晶界比晶内腐蚀程度大。第25页/共87页第二十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。应力腐蚀：应力腐蚀：在张应力状态和特定的腐蚀介质（主要是氯化物盐、碱的水溶液以及蒸汽介质）作用下，材料发生破裂的现象。磨损腐蚀：磨损腐蚀：在同时存在着腐蚀和机械磨损时，两者相互加速的腐蚀称为磨损腐蚀。对不锈钢来说，晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀晶

12、间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀是是不允许发生的，凡是有其中一种腐蚀，即认为不锈不允许发生的，凡是有其中一种腐蚀，即认为不锈钢在该介质中是不耐蚀的。钢在该介质中是不耐蚀的。第26页/共87页第二十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。答案请你当医生请你当医生 格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中候，人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的一颗是黄金的这是她富有的标志：另一颗是不锈钢的这是她富有的标志：另一颗是不锈钢的这是一次这是一次车祸后留下的痕迹。车祸后留

13、下的痕迹。令人百思不解的是，自从车祸以后，格林太太经常头痛、夜间失眠、令人百思不解的是，自从车祸以后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁心情烦躁医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未有好转医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未有好转 一位年轻的化学家来看望格林太太，并为她揭开了病因。一位年轻的化学家来看望格林太太，并为她揭开了病因。化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？化学家发现了什么？你能为格林太太开一个药方吗？第27页/共87页第二十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。真相永远只有一个：真相永远只有一个：由于金与铁（钢的主要成分）是活动由于金与铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾

14、液中含有电解性不同的两种金属，唾液中含有电解液，故构成了原电池，产生了微小的液，故构成了原电池，产生了微小的电流，电流，使得使得格林太太头疼，因此必须换格林太太头疼，因此必须换掉其中的一颗假牙掉其中的一颗假牙。第28页/共87页第二十八页，编辑于星期日：八点 五十六分。从上述腐蚀机理和类型的分析可见，要解决金属的电化学腐蚀问题，主要从以下几个方面入手：提高钢本身的耐蚀性能降低环境介质的腐蚀性采用机械保护或覆盖层提高钢的耐蚀性能的途径提高钢的耐蚀性能的途径第29页/共87页第二十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。从提高钢本身的耐蚀性能提高钢本身的耐蚀性能（即金属材料的成分、组织设计）来说，可以

15、有以下途径：第三使钢获得单相组织，降低微电池的数量；第二是提高不锈钢固溶体的电极电位或形成稳定的钝化区，降低微电池的电动势；第一使钢的表面形成稳定的保护膜，如钢中加入硅、铝、铬等；第30页/共87页第三十页，编辑于星期日：八点 五十六分。不锈钢的钝化n钝化是指某些金属在特殊的环境下失去了金属活性，呈现与惰性金属相似的特性。钝化可改变金属表面状态，使电极电势升高。n向钢中加入铬、铝、硅等元素，可在钢表面生成Cr2O3、Al2O3和SiO2等致密的钝化膜，起到防腐蚀作用。其中铬是最有效的元素，这就是不锈钢中加入铬元素的主要作用之一。n另外，合金元素钼的加入可以进一步增强不锈钢的钝化作用，因此能提高

16、钢在氧化性及非氧化性介质中的耐蚀性。第31页/共87页第三十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。合金元素对铁的电极电位的影响 一般说来，合金固溶体的电极电位总是比其它合金化合物的电极电位低，因此在电化学腐蚀过程中，合金固溶体总是作为阳极而被腐蚀。研究表明，钢中加入Cr、Ni、Si等元素均能提高铁的电极电位。但实用中由于Ni较缺，而Si的大量加入会使钢变脆，因此只有Cr才是显著提高铁基才是显著提高铁基固溶体电极电位的常用合金元素固溶体电极电位的常用合金元素。第32页/共87页第三十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。Cr对Fe-Cr合金电极电势的影响(n(Q)为铬与铁的物质的量比)第33页/共8

17、7页第三十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。Tammann定律：铁基固溶体中Cr含量达12.5%原子比（即1/8）时，电极电位有一个突跃升高；当Cr的含量提高到25%原子比（即2/8）时，铁基固溶体的电极电位又有一个突跃的升高。这一现象称为二元合金固溶体电位的二元合金固溶体电位的n/8规律规律。许多二元合金固溶体合金中存在这种规律。第34页/共87页第三十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。Me对不锈钢组织和力学性能的影响Me对铁基固溶体即钢的基体组织的影响对铁基固溶体即钢的基体组织的影响 首先取决于所加入的合金元素是相稳定元素；还是相稳定元素。l相稳定元素占优势时可获得单相基固溶体合金；l

18、相稳定元素占优势时可获得单相基固溶体合金。第35页/共87页第三十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。为了减少微电池的数量，可将金属材料设计成单相组织l不锈钢的基体组织不仅是获得所需力学性能和工艺性能的保证，还是不锈钢具有良好耐蚀性能的组织保证。l单相铁素体钢、单相奥氏体钢是不锈钢中耐蚀性能好的两类钢。第36页/共87页第三十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。三、合金元素对不锈钢基体组织的影响n不锈钢的基体组织在室温下获得单相的组织(如单相铁素体和单相奥氏体)就可以减少微电池数目，这样钢的耐蚀性就得提高。n当Cr的质量分数达到12.7时，它能封闭相区，形成单一铁素体组织。n为了获得单一奥氏体

19、组织，若单独加镍元素，其加入Cr的质量分数必须达到30以上；若镍与铬复合加入，则可减小钢中Cr的质量分数。因此，应对合金成分加以适当搭配,普通奥氏体不锈钢中Cr-Ni的搭配为：w(Cr)=18w(Cr)=18、w(Ni)=8w(Ni)=8，一般称这类钢为，一般称这类钢为18-818-8型奥氏不型奥氏不锈钢锈钢 。第37页/共87页第三十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。主要合金元素对不锈钢组织的影响主要合金元素对不锈钢组织的影响l碳碳作为不锈钢中的合金元素，对不锈钢的组织和性能都有重要的影响。碳是奥氏体的合金元素，稳定奥氏体的能力约为镍含量的三十倍。第38页/共87页第三十八页，编辑于星期日

20、：八点 五十六分。n但碳与铬的亲和力很大，能形成一系列的复杂的碳、铬化合物，钢中C的质量分数越大，钢的耐蚀性越低。因此，不锈钢中C的质量分数一般比较小，大多数不锈钢中w(C)=0.1-0.2，C的质量分数不超过0.4，只有在少数情况下，为了获得高硬度、高耐磨性(如轴承、弹簧等)，才将C的质量分数增大；为了保证钢的耐蚀性，Cr的质量分数相应也要增大，如9Cr18钢。第39页/共87页第三十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。l铬是不锈钢的主加合金元素，而铬又是稳定铁素体的元素。u当碳含量较低，含铬量在13%时，就可获得铁素体不锈钢；u当含铬量从13%增加到27%时，由于含铬量的增加，稳定铁素体的

21、能力增加，故钢中碳含量可增加到0.05%0.2%，仍能保持钢的铁素体组织。第40页/共87页第四十页，编辑于星期日：八点 五十六分。u当铬含量在12%18%时，一定的碳和镍等相稳定元素可使钢在加热时形成较多的或完全的相；同时又由于相稳定元素含量不是很多，使得MS点在室温以上，所以这类钢淬火能产生马氏体，即为马氏体不锈钢。第41页/共87页第四十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。l镍镍是不锈钢中三个重要的元素（铬、碳、镍）之一，镍除能提高耐蚀性能外，还是相稳定元素，是不锈钢中获得单相奥氏体和促进奥氏体相形成的主要元素。u单独使用镍的低碳镍钢，只有当镍的含量达到24%时才能获得单相奥氏体组织；第

22、42页/共87页第四十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。u镍和铬的配合使用时，如当含镍量高于3%，铬含量高于18%以后，铬、镍按比例地增加，可以获得铁素体-奥氏体双相不锈钢；u当含镍量高于8%后，铬含量在18%27%的范围内使不锈钢获得单相奥氏体组织。镍还能有效地降低MS点，使奥氏体能保持到-50以下。第43页/共87页第四十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。合金元素对不锈钢力学性能的影响合金元素对不锈钢力学性能的影响主要取决于不锈钢的强化机制：l强化强化：铬、硅、碳等合金元素提供了基体的固溶强化固溶强化、相变强化、细化晶粒强化、第二相（铁素体）强化、沉淀强化及亚结构强化等强化机制均可使不

23、锈钢获得大幅度强化。第44页/共87页第四十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。l不锈钢的力学性能，除沉淀硬化型外，u马氏体不锈钢马氏体不锈钢具有较好的综合力学性能；u铁素体铁素体+奥氏体双相不锈钢奥氏体双相不锈钢的强度和延展性也较好；u单相的铁素体不锈钢单相的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢的强度性能相近，但前者屈服强度较高，而后者的延展性较好。第45页/共87页第四十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。l韧化韧化：不锈钢的韧性不仅取决于基体组织，而且还受钢中碳、氮以及杂质元素氧、硫、磷、锰、硅等的影响。u铁素体不锈钢铁素体不锈钢具有较低的冲击韧性和较高的韧-脆转变温度；而铁素体不锈钢

24、中含有奥氏体相时，其冲击韧性得到改善，韧脆转变温度很快下降到了-50以下；第46页/共87页第四十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。u奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢具有很高的冲击韧性和很低的韧脆转变温度，所以，奥氏体不锈钢是很好的低温用钢。u钢中的碳、氮及杂质元素氧、硫、磷、锰、硅等的含量愈低，不锈钢的韧脆转变温度愈低。u因此，工程上对不锈钢中杂质元素的因此，工程上对不锈钢中杂质元素的净化具有重要的适用意义。净化具有重要的适用意义。第47页/共87页第四十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。根据不锈耐蚀钢的基本组织,可分为:马氏体不锈钢马氏体不锈钢 Cr13型不锈钢,高温加热 淬火后基体为马氏体；

25、铁素体不锈钢铁素体不锈钢 如0Cr17Ti、1Cr25Ti等；奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 具有单相奥氏体组织，有铬镍奥氏体钢、铬锰镍奥氏体钢和铬锰氮奥氏体三种，如 1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti；奥氏体奥氏体-铁素体复相不锈钢铁素体复相不锈钢 具有奥氏体加铁素体复相组织，如1Cr21Ni5Ti；沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢 在马氏体基体上析出金属间化合物，产生沉淀强化，0Cr17Ni7Al。5.4 不锈钢的组织与分类第48页/共87页第四十八页，编辑于星期日：八点 五十六分。马氏体不锈钢马氏体不锈钢一、马氏体不锈钢的成分和组织特点马氏体不锈钢的成分和组织特点分类：分类：Cr13型型 如如

26、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、高碳高铬钢，高碳高铬钢，如如9Cr18 低碳低碳17%Cr-2%Ni钢，钢，如如1Cr17Ni2较高的强度和耐磨性；较高的强度和耐磨性；重要成分为碳和铬。重要成分为碳和铬。第49页/共87页第四十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。为了提高耐蚀性，马氏体不锈钢的含碳量都控制在很低的含量范围，一般不超过0.4%。含碳量越低，钢的耐蚀性就越好，而含碳量越高，基体中的含碳量就越高，则钢的强度和硬度就越高,含碳量越高，形成铬的碳化物量也就越多，其耐蚀性就变得越差一些。由此不难看出，4Cr13的强度、硬度指标优于1Cr13，但其耐蚀性却不如1Cr13。第5

27、0页/共87页第五十页，编辑于星期日：八点 五十六分。主要是主要是Cr13型不锈钢型不锈钢 钢号为钢号为1Cr134Cr13随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降性下降.1Cr13、2Cr13使用状态下的组织使用状态下的组织:S回回不锈钢棒不锈钢棒第51页/共87页第五十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。1Cr13、2Cr13具具有耐大气有耐大气、蒸汽腐蚀蒸汽腐蚀能力及良好的综合力能力及良好的综合力学性能。学性能。用于要求塑韧性用于要求塑韧性较高的耐蚀件，较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等如汽轮机叶片等.汽轮机叶片汽轮机叶片透平转轮透平转轮第52页/共87页第五

28、十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。3Cr13、4Cr13热处理：热处理：淬火淬火+低温回火低温回火。使用状态下的组织：使用状态下的组织：M回回。具有较高强度、硬度具有较高强度、硬度。用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。医疗器械、量具等。医疗器械医疗器械不锈不锈钢刀钢刀第53页/共87页第五十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。二、马氏体不锈钢热处理特点软化处理软化处理 空冷条件下易发生马氏体转变，所以应缓慢冷却，并及时进行软化处理；分为高温回火和完全退火两种方法。调质处理调质处理 获得高的综合力学性能；淬火后及时回火，注意防止回火脆性。（1Cr13、2Cr13）淬

29、火淬火+低温回火低温回火 要求有一定的耐腐蚀性故采用淬火低温回火；淬火组织为马氏体和碳化物，少量奥氏体。（3Cr13、4Cr13）第54页/共87页第五十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。铁素体不锈钢一、常用铁素体不锈钢及特点Cr13型 如0Cr13、0Cr13Al、0Cr11TiCr17型 如1Cr17、0Cr17Ti、0Cr17MoCr25-30型 如1Cr28、1Cr25Ti 碳含量0.25%;在硝酸、氨水等介质中有较好的耐蚀性和抗氧化性；力学性能和工艺性比较差,脆性大；加热冷却过程基本无同素异构转变，多在退火软化态下使用。第55页/共87页第五十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。二

30、、铁素体不锈钢的脆性二、铁素体不锈钢的脆性 铁素体不锈钢铁素体不锈钢具有较低的冲击韧性和较高的韧-脆转变温度，高铬铁素体铁素体不锈钢的缺点是脆性大：不锈钢的缺点是脆性大：u粗大的原始晶粒粗大的原始晶粒u475 脆性脆性u金属间化合物金属间化合物 相的形成相的形成第56页/共87页第五十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。钢中相粗大的原始晶粒。粗大的原始晶粒。475脆化：脆化：加热到加热到450550停留或缓慢冷却停留或缓慢冷却时，铁素体中的时，铁素体中的Cr原子有序化，形成原子有序化，形成相，产生相，产生脆化。脆化。再加热到再加热到600快冷可消除。快冷可消除。相脆化：在550 850长期加热

31、时，析出硬而脆的相。第57页/共87页第五十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。1Cr17削片刀削片刀铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢水加热器典型钢号如典型钢号如0Cr13、1Cr17等。等。成分：成分：高铬低碳高铬低碳l 无相变，不能进行热处理强化。l 组织：单相铁素体第58页/共87页第五十八页，编辑于星期日：八点 五十六分。三、铁素体不锈钢的热处理加热过程中有碳化物碳化物的溶解和析出；热轧退火状态，组织为富铬的铁素体和碳化物。为获得成分均匀成分均匀的铁素体组织和减少碳化物量，消除晶界腐蚀晶界腐蚀倾向，在热轧后采用淬火和退火两种热处理工艺。具体工艺为：870-950870-950的淬火水冷

32、；560-800560-800退火。第59页/共87页第五十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。用途用途广泛用于硝酸和氮肥工广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。业的耐蚀件。合成氨厂合成氨厂硝酸生产装置硝酸生产装置铁素铁素体不体不锈钢锈钢制品制品第60页/共87页第六十页，编辑于星期日：八点 五十六分。奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 在含18%Cr的钢中加入811%Ni，就是的奥氏体不锈钢。如1Cr18Ni9是最典型的钢号。这类钢由于镍的加入，扩大了奥氏体区域，从而在室温下就能得到亚稳的单相奥氏体组织。由于含有较高的铬和镍，并呈单相的奥氏体组织，因而具有比铬不锈钢更高的化学稳定性，有更好的耐腐蚀性，是目前

33、应用最多的一类不锈钢应用最多的一类不锈钢。第61页/共87页第六十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。主要是主要是18-8（18Cr-8Ni）型不锈钢。）型不锈钢。性能特点：性能特点：具有很高的耐蚀性，具有很高的耐蚀性，高的塑韧性高的塑韧性,l冷热加工性及可焊性。韧度好，无磁性。l缺点：价格较贵；切削加工较困难；线膨胀系数高，导热性差。不不锈锈钢钢带带第62页/共87页第六十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。一、成分特点主要成分为:18%Cr和和 8%Ni 18%Cr和和8%Ni是世界各国是世界各国奥氏体不锈钢的典型奥氏体不锈钢的典型成分成分.增加增加Cr和和Ni的含量可以提高钢的钝化性能的

34、含量可以提高钢的钝化性能,增加增加奥奥氏体氏体组织的稳定性组织的稳定性,提高钢的提高钢的固溶强化效应固溶强化效应,耐腐耐腐蚀蚀性能更为优良；性能更为优良；Ti、Nb稳定碳化物，提高抗晶间腐蚀的能力；稳定碳化物，提高抗晶间腐蚀的能力；Mo增加不锈钢钝化作用，防止点腐蚀倾向，提高钢增加不锈钢钝化作用，防止点腐蚀倾向，提高钢在有机酸中的耐腐蚀性；在有机酸中的耐腐蚀性；Cu提高在硫酸中的耐腐蚀性；提高在硫酸中的耐腐蚀性；Si使钢的抗应力腐蚀断裂能力提高。使钢的抗应力腐蚀断裂能力提高。第63页/共87页第六十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。二、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界

35、的CrCr2323C C6 6析出析出晶间腐蚀晶间腐蚀第64页/共87页第六十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。1.1.现象现象 奥氏体不锈钢焊接后奥氏体不锈钢焊接后,焊缝及热影响区焊缝及热影响区(550-(550-800800）在许多介质中产生晶间腐蚀。）在许多介质中产生晶间腐蚀。介质：热浓硝酸（介质：热浓硝酸（50-65%50-65%）、含铜盐和氧化铁的）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等硫酸溶液、热有机酸等2.2.形成原因形成原因 贫铬理论贫铬理论 奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出网状富铬的网状富铬的CrCr2323C C6 6引起晶界周围基

36、体产生贫铬区引起晶界周围基体产生贫铬区，贫铬区的宽度，贫铬区的宽度约约1010-5-5cmcm，Cr12%Cr35%35%）；）；3 3）采用高纯度采用高纯度15-25%15-25%F F不锈钢；不锈钢；4 4）采用奥氏体和铁素体（）采用奥氏体和铁素体（50-70%50-70%）双相钢。双相钢。第71页/共87页第七十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。四、奥氏体不锈钢的点腐蚀四、奥氏体不锈钢的点腐蚀1.1.现象现象 不不锈锈钢钢在在含含ClCl-离离子子介介质质中中表表面面会会出出现现点点状状凹凹坑坑腐腐蚀蚀，称称为为点腐蚀。点腐蚀。2.2.主要原因主要原因 主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏

37、所致。主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。3.3.影响因素影响因素 1 1）含有）含有ClCl-、Br Br 等，易于产生点腐蚀等，易于产生点腐蚀;去极化作用的阳离去极化作用的阳离子子FeFe3+3+、CuCu2+2+等，有加速点腐蚀作用等，有加速点腐蚀作用 2 2）夹夹杂杂物物（MnSMnS）、晶晶界界析析出出相相（相相）、晶晶界界等等容容易易发生点腐蚀发生点腐蚀-易破坏钝化膜的均匀性易破坏钝化膜的均匀性 。第72页/共87页第七十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。4.4.预防措施预防措施1 1）尽可能降低介质中的）尽可能降低介质中的Cl-浓度浓度;2 2）选用）选用高高CrCr和含和含

38、MoMo钢种，钝化膜稳定性提高钢种，钝化膜稳定性提高,如如 Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4 有时用有时用Cr%+Mo%Cr%+Mo%量来衡量抗点蚀指标量来衡量抗点蚀指标3 3）加入（提高）加入（提高）NiNi，也可提高抗点蚀能力。也可提高抗点蚀能力。4 4）含含N N不不锈锈钢钢的的击击穿穿电电位位 B B值值较较正正，当当钢钢中中N0.3%N0.3%，不不 发生点腐蚀。如发生点腐蚀。如 00Cr18Ni12Mo2.5N00Cr18Ni12Mo2.5N第73页/共87页第七十三页，编辑于星期日：八点 五十六分

39、。五、热处理固溶处理固溶处理一般加热到一般加热到10001000使碳化物溶解后水冷；使碳化物溶解后水冷；对于非稳定奥氏体不锈钢，对于非稳定奥氏体不锈钢，常用常用10501050固溶处理后退火固溶处理后退火。稳定化处理稳定化处理只在含只在含TiTi、NbNb的的奥氏体奥氏体不锈钢中使用；不锈钢中使用；工艺原则：高于碳化铬的溶解温度而低于碳化钛的溶工艺原则：高于碳化铬的溶解温度而低于碳化钛的溶解温度。解温度。去应力处理去应力处理 消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺。消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺。第74页/共87页第七十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。四、FA双相不锈钢

40、近几十年发展起来的新钢种组织：AF成分：18-26Cr4-7NiMn，Mo，Cu，Ti，W，N等第75页/共87页第七十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。特点：兼具F不锈钢和A不锈钢的特性1.A的存在降低了钢的脆性，提高了钢的可焊性和韧性2.F的存在提高了钢的屈服强度，抗应力腐蚀敏感性，AF降低了钢晶间腐蚀的倾向3.存在脆性倾向，尤其是在焊接区，主要是，相沉淀和相析出引起。热处理：1000-1100淬火得到60F40A第76页/共87页第七十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。五、沉淀硬化不锈钢（超高强度钢）分类1.以1Cr18Ni9钢为基础发展而来的奥氏体马氏体沉淀硬化不锈钢2.以Cr13

41、型马氏体不锈钢发展而来马氏体沉淀硬化不锈钢特点：在形成马氏体基础上，经时效处理产生沉淀强化，而得到超高强度。所以既具有Cr18Ni9钢优良的焊接性能，有具有马氏体钢的高强度应用：航空，宇航领域第77页/共87页第七十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。代表钢种：0Cr17Ni7Al(07Cr17Ni7Al)0Cr15Ni7Mo2Al(07Cr15Ni7Mo2Al)组织特点：室温下是不稳定的A性能特点：较好的塑性和加工性能，焊接性能热处理：含碳量低，成分设计上使Ms点略低于室温，以便通过各种处理使不稳定的A转变成低碳马氏体，然后在通过时效沉淀析出金属间化合物提高强度沉淀元素：Al，Ti，Mo一.

42、奥氏体-马氏体沉淀硬化不锈钢第78页/共87页第七十八页，编辑于星期日：八点 五十六分。获得马氏体和进一步沉淀方法1.两次时效法 钢经1050固溶处理后，在750 保温1.5小时并空冷得到马氏体；在经过510-560 时效30分钟析出Ni3Al强化相2.冷处理时效 1050固溶处理后，在950保温1.5小时并空冷至室温，得到部分马氏体，再冷到-73 进行冷处理，停留8小时得到马氏体，最后在510 时效1小时，沉淀析出强化3.冷加工时效 1050 固溶，在室温进行塑性变形获得马氏体，最后在480 时效1小时第79页/共87页第七十九页，编辑于星期日：八点 五十六分。力学性能 经上述处理后，钢材的

43、抗拉强度b可达1400-1850MPa。硬度HRC43-50时效后组织：A15-30F应用：飞机蒙皮，火箭外壳使用注意事项：使用温度低于315，否则金属间化合物继续析出使钢材变脆第80页/共87页第八十页，编辑于星期日：八点 五十六分。马氏体沉淀硬化不锈钢在Cr13马氏体不锈钢中添加Mo，W，Ti，Nb在时效中沉淀析出一系列金属间化合物（Fe2Mo，Fe2Ti，Fe2Nb等）而强化的为使Ms点降低，添加Ni，和CoCo控制在10-20，Ni控制在4左右代表钢种：174PH（0Cr17Ni4CuNb）特点：价高应用：飞机，火箭蒙皮第81页/共87页第八十一页，编辑于星期日：八点 五十六分。第八节

44、 不锈钢的发展超纯化，多元化，微合金化现在发展的新一代不锈钢可分为三类：1.超纯铁素体不锈钢2.超低碳，高Mo高性能奥氏体不锈钢3.超低碳，超细晶粒AF双相不锈钢特点 良好的抗蚀性，可取代部分的Ni基合金和钛合金第82页/共87页第八十二页，编辑于星期日：八点 五十六分。1.超纯铁素体不锈钢通过精炼技术（如，AOD氩氧炉脱碳精炼法）的发展，生产出超纯F不锈钢，克服了F不锈钢脆性的大弱点成分：超低碳，高Cr，含Mo.性能：力学性能，焊接性能，耐蚀性能良好应用：化工，食品，石油加工，水处理等领域第83页/共87页第八十三页，编辑于星期日：八点 五十六分。2.新型奥氏体不锈钢抗应力腐蚀断裂的新型奥氏

45、体不锈钢：钢中添加Mo，Si，Cu等合金元素，降低C，P，N等有害元素，如00Cr25Ni25Si2V2Nb抗点蚀的新型奥氏体不锈钢：加Mo（4.5-6.5）适量的N抗海水腐蚀的新型奥氏体不锈钢：20Cr-25Ni-6Mo新型易切削不锈钢：S，Se，Pb第84页/共87页第八十四页，编辑于星期日：八点 五十六分。总结l不锈钢的力学性能，除沉淀硬化型外，u马氏体不锈钢马氏体不锈钢具有较好的综合力学性能；u铁素体铁素体+奥氏体双相不锈钢奥氏体双相不锈钢的强度和延展性也较好；u单相的铁素体不锈钢单相的铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢的强度性能相近，但前者屈服强度较高，而后者的延展性较好。第85页/共87页第八十五页，编辑于星期日：八点 五十六分。u奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢具有很高的冲击韧性和很低的韧脆转变温度，所以，奥氏体不锈钢是很好的低温用钢。u钢中的碳、氮及杂质元素氧、硫、磷、锰、硅等的含量愈低，不锈钢的韧脆转变温度愈低。u因此，工程上对不锈钢中杂质元素的因此，工程上对不锈钢中杂质元素的净化具有重要的适用意义。净化具有重要的适用意义。第86页/共87页第八十六页，编辑于星期日：八点 五十六分。感谢您的观看！第87页/共87页第八十七页，编辑于星期日：八点 五十六分。