不锈钢基础知识PPT讲稿.ppt
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1、不锈钢基础知识第1页,共45页,编辑于2022年,星期三一、不锈钢的定义一、不锈钢的定义v不不锈锈钢钢的的定定义义:不不锈锈钢钢是是指指在在大大气气中中不不容容易易生生锈锈的的钢钢;是是在在特特定定的的酸酸、碱碱、盐盐条条件件中中比比较较耐耐腐腐蚀蚀的钢。的钢。v由由于于不不锈锈钢钢具具有有优优异异的的耐耐腐腐蚀蚀性性、成成型型性性,以以及及在在很很宽宽温温度度范范围围内内的的强强韧韧性性等等系系列列特特点点,因因此此在在石石油油化化工工、原原子子能能源源、轻轻工工、纺纺织织、食食品品、家家用用器械等方面得到了广泛的应用。器械等方面得到了广泛的应用。宝新不锈宝新不锈第2页,共45页,编辑于20
2、22年,星期三二、不锈钢的分类二、不锈钢的分类 不不锈锈钢钢的的分分类类方方法法比比较较多多,但但通通常常按按它它的的组组织织特特点点来来进进行行分分类类,按按这这种种方方法法可可以以将将不不锈锈钢钢分分成成五五大大类类,就就是是奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢、铁铁素素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。宝新不锈宝新不锈 不不锈锈钢钢组组织织分分类类图图第3页,共45页,编辑于2022年,星期三二、不锈钢的分类二、不锈钢的分类1 1、奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢l奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织。奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏
3、体组织。l工业牌号可分为工业牌号可分为Cr-NiCr-Ni和和Cr-Ni-Mn-NCr-Ni-Mn-N两大类型。两大类型。l在在正正常常热热处处理理条条件件下下,钢钢的的基基体体组组织织为为奥奥氏氏体体,在在不不恰恰当当热热处处理理或或不不同同受受热热状状态态下下,在在奥奥氏氏体体基基体体中中有有可可能能存存在在少少量量的的碳碳化化物物及及铁铁素素体体组组织。织。l奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢不不能能通通过过热热处处理理方方法法改改变变它它的的力力学学性性能能,只只能能采采用用冷冷变变形的方式进行强化。形的方式进行强化。l可可以以通通过过加加入入钼钼、铜铜、硅硅等等合合金金化化元元素素的的方方法法
4、得得到到适适用用于于各各种种使用条件的不同钢种,如使用条件的不同钢种,如316316L L、304Cu304Cu等。等。l无无磁磁性性、良良好好的的低低温温性性能能、易易成成型型性性和和可可焊焊性性是是这这类类钢钢种种的的重重要要特特性。性。宝新不锈宝新不锈第4页,共45页,编辑于2022年,星期三二、不锈钢的分类二、不锈钢的分类2 2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢l铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织,不能采用热处理方法铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织,不能采用热处理方法改变它的组织结构。改变它的组织结构。l铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。铁素体不锈钢具有强磁性
5、、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。l根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢(如根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢(如409409L L)和普通铁素体不锈钢(如和普通铁素体不锈钢(如430430)两大类。)两大类。3 3、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢l马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。l具有高强度和高硬度,通过热处理可以调整钢的力学性能。具有高强度和高硬度,通过热处理可以调整钢的力学性能。l马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。宝新不锈宝新不锈第5页,共45页,编辑于
6、2022年,星期三二、不锈钢的分类二、不锈钢的分类4 4、双相不锈钢、双相不锈钢l 双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。两相比例可以通过合双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。两相比例可以通过合金成分和热处理条件的改变加以调整。金成分和热处理条件的改变加以调整。l这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀,易于成型和焊接。这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀,易于成型和焊接。5 5、沉淀硬化不锈钢、沉淀硬化不锈钢l沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢(以沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢(以0 0Crl7Ni4Cu4NbCrl7Ni4Cu4Nb为代表),半奥氏
7、体沉淀硬化不锈钢(以为代表),半奥氏体沉淀硬化不锈钢(以OCrl7Ni7Al OCrl7Ni7Al 和和OCrl5Ni25Ti2MoVBOCrl5Ni25Ti2MoVB为代表)和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢(以为代表)和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢(以PH55APH55A、B B、C C为例)。为例)。l这种类型的不锈钢可借助于热处理工艺调整其性能,使其在钢的成型、这种类型的不锈钢可借助于热处理工艺调整其性能,使其在钢的成型、设备制造过程中处于易加工和易成型的组织状态。半奥氏体沉淀硬化不设备制造过程中处于易加工和易成型的组织状态。半奥氏体沉淀硬化不锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化,奥氏体、马氏体沉
8、淀硬化不锈钢通过锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化,奥氏体、马氏体沉淀硬化不锈钢通过沉淀硬化处理使其具有高的强度和良好的韧性。沉淀硬化处理使其具有高的强度和良好的韧性。l这类钢的铬含量在这类钢的铬含量在17%17%左右,加之含有镍、钼等元素,因此,除具有足够的左右,加之含有镍、钼等元素,因此,除具有足够的不锈性外,其耐蚀性接近于不锈性外,其耐蚀性接近于18-818-8型奥氏体不锈钢。型奥氏体不锈钢。宝新不锈宝新不锈第6页,共45页,编辑于2022年,星期三三、合金元素的作用三、合金元素的作用 一一般般情情况况下下纯纯金金属属具具有有比比较较高高的的塑塑性性,当当加加入入其其他他合合金金元元素素后后,
9、形形成成单单相相固固溶溶体体时时也也有有较较好好的的塑塑性性,如如铁铁镍镍合合金金可可形形成成连连续续固固溶溶体体,因因此此铁铁与与镍镍在在任任意意比比例的情况下,合金的塑性都是很高的。例的情况下,合金的塑性都是很高的。但但在在含含有有其其它它元元素素的的条条件件下下,形形成成不不溶溶于于固固溶溶体体或或部部分分溶溶于于固固溶溶体体的的金金属属间间化化合合物物,使使金金属属的的塑塑性性降降低低,因因此此合合金金的的塑塑性性比比纯纯金金属属或或单单相相固固溶体的塑性差。溶体的塑性差。宝新不锈宝新不锈第7页,共45页,编辑于2022年,星期三三、三、合金元素的作用合金元素的作用 铁:铁:是不锈钢的
10、基本金属元素;是不锈钢的基本金属元素;铬铬:是是主主要要铁铁素素体体形形成成元元素素,铬铬与与氧氧结结合合能能生生成成耐耐腐腐蚀蚀的的CrCr2 2O O3 3钝钝化化膜膜,是是不不锈锈钢钢保保持持耐耐蚀蚀性性的的基基本本元元素素之之一一,铬铬含含量量增增加加可可提提高高钢钢的钝化膜修复能力,一般不锈中的铬含量必须在的钝化膜修复能力,一般不锈中的铬含量必须在12%12%以上;以上;碳碳:是是强强奥奥氏氏体体形形成成元元素素,可可显显著著提提高高钢钢的的强强度度,但但在在碳碳钢钢中中含含碳碳量量越越高高塑塑性性越越差差,另另外外碳碳对对耐耐腐腐蚀蚀性性也也有有不不利利的的影影响。响。镍镍:是是主
11、主要要奥奥氏氏体体形形成成元元素素,能能减减缓缓钢钢的的腐腐蚀蚀现现象象及及在在加加热热时时晶晶粒粒的长大;的长大;宝新不锈宝新不锈第8页,共45页,编辑于2022年,星期三三、三、合金元素的作用合金元素的作用钼钼:是是碳碳化化物物形形成成元元素素,所所形形成成的的碳碳化化物物极极为为稳稳定定,能能阻阻止止奥奥氏氏体体加加热热时时的的晶晶粒粒长长大大,减减小小钢钢的的过过热热敏敏感感性性,另另外外钼钼元元素素能能使使钝钝化化膜膜更更致致密密牢牢固,从而有效提高不锈钢的耐固,从而有效提高不锈钢的耐ClCl-腐蚀性;腐蚀性;铌铌、钛钛:是是强强碳碳化化物物形形成成元元素素,能能提提高高钢钢的的耐耐
12、晶晶间间腐腐蚀蚀能能力力。但但碳碳化化钛钛对对不不锈锈钢钢的的表表面面质质量量有有不不利利影影响响,因因此此在在表表面面要要求求较较高高的的不不锈锈钢钢中中一一般通过添加铌来改善性能。般通过添加铌来改善性能。氮氮:是是强强奥奥氏氏体体形形成成元元素素,可可显显著著提提高高钢钢的的强强度度。但但是是对对不不锈锈钢钢的的时时效效开开裂裂影影响响较较大大,因因此此在在冲冲压压用用途途的的不不锈锈钢钢中中要要严严格格控控制氮含量。制氮含量。磷、硫磷、硫:是不锈钢中的有害元素,对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都:是不锈钢中的有害元素,对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会产生不利影响。会产生不利影响。宝新不锈宝新不锈
13、第9页,共45页,编辑于2022年,星期三四、不锈钢的一般物理性质四、不锈钢的一般物理性质1 1、热传导、热传导l不锈钢的热传递速度比较慢,例如:不锈钢的热传导率和铝相比不锈钢的热传递速度比较慢,例如:不锈钢的热传导率和铝相比430430钢钢种为种为1/81/8,304304钢种为钢种为1/131/13,与碳钢相比分别为,与碳钢相比分别为1/21/2和和1/41/4。l常温下与其它材料相比较的热传导率如表常温下与其它材料相比较的热传导率如表1 1所示。所示。表表1 1 各种材料在常温下的各种材料在常温下的热传导热传导和和线线膨膨胀胀系数系数 宝新不锈宝新不锈2 2、热膨胀、热膨胀v与碳与碳钢钢
14、相比相比304304钢种钢种的的线线膨膨胀胀系数系数较较大,大,430430钢钢种种的的线线膨膨胀胀系数系数稍稍小。小。另外,另外,铝铝、铜铜的膨的膨胀胀系系数要比不数要比不锈钢锈钢大。大。v各种材料的各种材料的线线膨膨胀胀系数系数如表如表1 1所示。所示。材料材料热传导率热传导率(W/mW/m)10102 2线膨胀系数线膨胀系数(1010-6-6)银银铜铜铝铝铬铬镍镍铁铁碳素钢碳素钢SUS430SUS430SUS304SUS3044.124.123.713.711.951.950.960.960.840.840.790.790.580.580.260.260.160.16191916.716
15、.72323171712.812.811.711.7111110.410.416.416.4第10页,共45页,编辑于2022年,星期三四、不锈钢的一般物理性质四、不锈钢的一般物理性质3 3、不锈钢的电阻、不锈钢的电阻l与与纯纯金金属属相相比比,合合金金的的比比电电阻阻一一般般比比较较大大,不不锈锈钢钢也也是是如如此此,与与它它的的构构成成元素元素FeFe、CrCr、NiNi相比,电阻值明显要大。相比,电阻值明显要大。表表2 2 各种材料的电阻各种材料的电阻 宝新不锈宝新不锈材材 料料比电阻(室温条比电阻(室温条件下)件下)cmcm温度系列温度系列/导导体体纯纯金金属属银银铜铜铝铝NiNi铁铁
16、CrCr1.621.621010-6-61.721.721010-6-62.752.751010-6-67.27.21010-6-69.89.81010-6-617171010-6-64.14.11010-3-34.34.31010-3-34.24.21010-3-36.76.71010-3-36.66.61010-3-32.12.11010-3-3合合金金青铜(锡青铜(锡-铜)铜)SUS430SUS430(铁铁-18%-18%CrCr)SUS304SUS304(铁铁-18%-18%CrCr)-8%Ni-8%NiSUS310SSUS310S(铁铁-25%-25%CrCr)-20%Ni-20%N
17、iNiCrNiCr(nNi-CrnNi-Cr)铁铁-Cr-Cr-铝合金铝合金15151010-6-660601010-6-672721010-6-678781010-6-61081081010-6-61401401010-6-60.50.51010-3-30.80.81010-3-30.60.61010-3-30.50.51010-3-30.10.11010-3-30.10.11010-3-3v钢钢中中的的合合金金元元素素越越多多,电电阻阻就就越越大大,如如304304钢钢种种要要比比430430钢钢 种种 大大,310S310S钢钢种种则则更大。更大。第11页,共45页,编辑于2022年,星
18、期三四、不锈钢的一般物理性质四、不锈钢的一般物理性质4 4、不锈钢的磁性、不锈钢的磁性表表3 3 各种材料的磁性性质各种材料的磁性性质 宝新不锈宝新不锈材料材料磁性性质磁性性质透磁率:透磁率:(H=5OeH=5Oe)SUS430SUS430强磁性强磁性-铁铁强磁性强磁性-NiNi强磁性强磁性-SUS304SUS304非磁性(冷加工时有磁性)非磁性(冷加工时有磁性)1.51.5(65%65%加工)加工)SUS301SUS301非磁性(冷加工时有磁性)非磁性(冷加工时有磁性)14.814.8(55%55%加工)加工)SUS305SUS305非磁性非磁性-第12页,共45页,编辑于2022年,星期三
19、五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能1 1屈服强度(力学符号屈服强度(力学符号0.20.2,英文缩写英文缩写YSYS)l0.20.2=P=P0.20.2/F/F0 0 lP P0.20.2拉伸试样塑性变形量为拉伸试样塑性变形量为0.2%0.2%时承受的载荷时承受的载荷lF F0 0 拉伸试样的原始截面积拉伸试样的原始截面积v材材料料的的屈屈服服强强度度小小,表表示示材材料料容容易易屈屈服服,成成形形后后回回弹弹小小,贴贴模性和定形性好。模性和定形性好。2 2抗拉强度(力学符号抗拉强度(力学符号b b,英文缩写英文缩写TSTS)lb b=P=Pb b/F/F0 0 lP Pb b拉伸
20、试样断裂前承受的最大载荷拉伸试样断裂前承受的最大载荷lF F0 0拉伸试样的原始截面积拉伸试样的原始截面积l材料的抗拉强度大,材料变形过程中不容易被拉断,有利于塑性变形。材料的抗拉强度大,材料变形过程中不容易被拉断,有利于塑性变形。宝新不锈宝新不锈第13页,共45页,编辑于2022年,星期三五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能3 3屈强比(屈强比(0.2/b0.2/b)l屈屈强强比比对对材材料料冲冲压压成成形形性性能能影影响响很很大大,屈屈强强比比小小,材材料料由由屈屈服服到到破破裂裂的的塑塑性变形阶段长,成形过程中发生断裂的危险性小,有利于冲压成形。性变形阶段长,成形过程中发生断
21、裂的危险性小,有利于冲压成形。表表4.4.常见不锈钢材料的屈强比常见不锈钢材料的屈强比 宝新不锈宝新不锈钢种钢种屈服强度屈服强度(N/mmN/mm2 2)抗拉强度抗拉强度(N/mmN/mm2 2)屈强比屈强比SUS304SUS3043003006706700.450.45SUS304(Cu)SUS304(Cu)2952956406400.460.46SUS316SUS3163123126256250.500.50SUS316LSUS316L2452455255250.470.47SUS430SUS4303503505105100.690.69SUS409LSUS409L241241410410
22、0.590.59v一一般般来来讲讲,较较小小的的屈屈强强比比对对材材料料在在各各种种成成形形工工艺艺中中的的抗抗破破裂裂性性都都有利。有利。第14页,共45页,编辑于2022年,星期三五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能4 4延伸率(力学符号延伸率(力学符号,英文缩写英文缩写ELEL)l延延伸伸率率是是材材料料从从发发生生塑塑性性变变形形到到断断裂裂的的总总的的伸伸长长长长度度与与原原有有长长度度的的比比值值,即:即:式中式中 材料的延伸率(材料的延伸率(%)L L 试样被拉断时的长度(试样被拉断时的长度(mmmm)L0 L0 拉伸前试样的长度(拉伸前试样的长度(mmmm)v材料的
23、延伸率大,就是材料允许的塑性变形程度大,抗破裂性好,对拉材料的延伸率大,就是材料允许的塑性变形程度大,抗破裂性好,对拉深、翻边、胀形各类变形都有利。深、翻边、胀形各类变形都有利。v一般来说,材料的翻边系数和胀形性能(埃里克森值)都与延一般来说,材料的翻边系数和胀形性能(埃里克森值)都与延伸率成正比关系。伸率成正比关系。宝新不锈宝新不锈第15页,共45页,编辑于2022年,星期三五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能5 5应变硬化指数(应变硬化指数(n n)l应变硬化指数就是通常所说的应变硬化指数就是通常所说的n n值,表示材料冷作硬化值,表示材料冷作硬化现象的一个指标,可以反映材料的
24、冲压成形性能。现象的一个指标,可以反映材料的冲压成形性能。l应变硬化指数大,显示材料的局部应变能力强,防止材料应变硬化指数大,显示材料的局部应变能力强,防止材料局部变薄能力强,使变形分布趋于均匀化,材料成形时的局部变薄能力强,使变形分布趋于均匀化,材料成形时的总体成形极限高。总体成形极限高。宝新不锈宝新不锈第16页,共45页,编辑于2022年,星期三1 1)定义定义lMd(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-Md(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-65Nb29(Ni+Cu)-
25、18.5Mo-65Nb 表示经表示经30%30%的冷变形后生成的冷变形后生成50%50%马氏体的温度。马氏体的温度。l马马氏氏体体转转变变点点Md(30/50)Md(30/50)越越低低,在在冷冷加加工工变变形形过过程程中中诱诱变变马马氏氏体体不不容容易易产产生生,冷冷作作硬硬化化程程度度小小,越越有有利利于于拉拉深深成成形形。其其中中NiNi含含量量对对诱诱变变马马氏氏体体转转变变点点的的影影响响是是很很明明显显的的,NiNi含含量量高高,马马氏氏体体转转变变点点降降低低,材材料料在在冷冷变形过程中硬化程度小。变形过程中硬化程度小。宝新不锈宝新不锈五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本
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