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1、PPTPPTPPTPPT文档演模板文档演模板文档演模板文档演模板 Office Office Office Office PPTPPTPPTPPT20 五月 2023【精品文档】工程材料【精品文档】工程材料基础基础一、不锈钢及镍基耐蚀合金一、不锈钢及镍基耐蚀合金 在在自自然然环环境境或或一一定定工工业业介介质质中中具具有有耐耐腐腐蚀蚀性性能能的的钢钢称称不不锈锈钢钢。广广泛泛应应用用于于石石油油、化化工工等等领领域。域。（一）（一）成分及性能特点成分及性能特点wC=0.030.95%，从耐蚀角度从耐蚀角度C越低越好，可以防止越低越好，可以防止Cr23C6。wMe=1238%常加入：常加入：Cr

2、、Ni、Si、Al、Mo、Ti、Nb主要作用主要作用1）提高电极电位，）提高电极电位，2）室温获得单相组织，）室温获得单相组织，3）在钢表面形成致密氧化膜，）在钢表面形成致密氧化膜，4）形成稳定碳化物和金属间化合物。）形成稳定碳化物和金属间化合物。Cr的影响的影响电电极极电电位位Cr含量含量失重失重电极电位电极电位12.5%失失重重（二）常用不锈钢及其热处理（二）常用不锈钢及其热处理 M型不锈钢型不锈钢 F型不锈钢型不锈钢 A型不锈钢型不锈钢 AF型不锈钢型不锈钢 沉淀硬化沉淀硬化型不锈钢型不锈钢1.M型不锈钢型不锈钢n淬淬透透性性好好，空空冷冷时时可可形形成成M；n合合金金元元素素单单一一，

3、在在氧氧化化性性介介质质中中（如如大大气气、水水蒸蒸气气、氧氧化化性性酸酸）有有较较好好的的耐耐蚀蚀性性。且且耐耐蚀蚀性性还还随随着着含含碳碳量量的的增增加而降低。加而降低。1)成分及性能特点成分及性能特点 wC=0.11.0%wCr=1218%2)典型牌号典型牌号1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18因因为为Cr加加入入，使使共共析析点点转转移移到到0.3%附附近近，3Cr13、4Cr13分分别别属属于于共共析析钢钢和和过共析钢，过共析钢，工工业业上上一一般般把把1Cr13、2Cr13作作为为结结构构钢钢用用，3Cr13、4Cr13、9Cr18作作为为工工具钢用。具钢用。

4、3)热处理热处理材材 料：料：1Cr13 2Cr13热处理热处理:调质调质组组 织：织：S回回用用 途：汽轮机叶片途：汽轮机叶片 蒸气管附件蒸气管附件材材 料：料：3Cr13 4Cr13 9Cr13热处理热处理:淬火淬火+低温回火低温回火组组 织：织：M回回用用 途：医疗器械途：医疗器械 刃具刃具2.F型不锈钢型不锈钢和和M型型不不锈锈钢钢相相比比，由由于于含含碳碳的的降降低低，含含铬铬量量增增加加，致致使使钢钢从从室室温温加加热热到到1000均为单相均为单相F，不发生，不发生FA。F不不锈锈钢钢的的耐耐蚀蚀性性、塑塑性性、焊焊接接性性均均优优于于M不不锈锈钢钢。但但其其强强度度较较低低，主主

5、要要用用于于对对力力学学性性能能要要求求不不高高，但但对对耐耐蚀蚀性性要求很高的机器零件和结构要求很高的机器零件和结构。wC 0.15%，wCr=1230%，1)成分及性能特点成分及性能特点0Cr131Cr171Cr282)典型牌号典型牌号3)热处理热处理材材 料：料：0Cr13,1Cr17 ,1Cr28热处理热处理:退火，或者正火退火，或者正火 组组 织：织：F用用 途：对耐蚀性能要求很高的机器零件途：对耐蚀性能要求很高的机器零件 硝酸吸收塔硝酸吸收塔 热交换器热交换器 磷酸槽磷酸槽 3.A型不锈钢型不锈钢不不仅仅仅仅有有高高的的耐耐腐腐蚀蚀性性，还还有有高高的的塑塑性性，低低温温韧韧性性，

6、加加工工硬硬化化能能力力与与良良好好的的焊焊接接性性。广广泛泛应应用用于于制制造造硝硝酸酸、有有机机酸酸、盐盐、碱碱等等工工业业中中的的机机械械零零件件及及构件构件。wC0.12%，wCr=1725%，WNi=829%Ni扩扩大大A，Cr提提高高电电极极电电位位，A不不锈锈钢钢的的耐耐蚀蚀性性比比M不不锈锈钢钢有有进进一步的提高一步的提高1)成分及性能特点成分及性能特点0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti2)典型牌号典型牌号3)热处理热处理材材 料：料：0Cr18Ni9,1Cr18Ni9 ,1Cr18Ni9Ti热处理热处理:固溶处理固溶处理 组组 织：织：A用用 途：广泛应

7、用于硝酸，有机酸，盐，碱等途：广泛应用于硝酸，有机酸，盐，碱等 工业中的机械零件及构件工业中的机械零件及构件 4)晶间腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀主要原因晶间腐蚀主要原因 贫铬理论晶界析出贫铬理论晶界析出Cr23C6对策对策 1.降碳降碳 2.添加强碳化物形成元素添加强碳化物形成元素 Ti,Nb 3.固溶处理或者退火处理固溶处理或者退火处理 沿晶断口沿晶断口材料：2Cr17材料：18-8钢4.A-F型不锈钢型不锈钢这这是是双双相相不不锈锈钢钢，兼兼有有A不不锈锈钢钢和和F不不锈锈钢钢的的特特性性。不不仅仅仅仅有有良良好好的的耐耐蚀蚀性性，还还有有较较高高的的抗抗SCC能能力力，抗抗晶晶间间腐腐蚀蚀能能

8、力力及及良良好好的的焊焊接接性性。适适合合于于制制作作硝硝酸酸工工业业与与尿尿素素、尼尼龙龙生生产产的的零零件件和和设设备备。在在18-8的的基基础础上上调调整整Cr、Ni的的含含量量，并并加加入入适适量量的的Mn、Mo、W、Cu、N等等而而形形成成的的双双相不锈钢。相不锈钢。1)成分及性能特点成分及性能特点1Cr21Ni5Ti 1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N 1Cr18Mn10Ni5Mo3N2)典型牌号典型牌号3)热处理热处理材材 料：料：1Cr21Ni5Ti,1Cr17Mn9Ni3Mo3CuN 1Cr18Mn10Ni5Mo3N热处理热处理:1000 1100 淬火淬火组组 织：织：A

9、+F用用 途：硝酸工业与尿素途：硝酸工业与尿素 尼龙生产设备及零件尼龙生产设备及零件 5.沉淀硬化型不锈钢沉淀硬化型不锈钢对对于于复复杂杂的的零零件件，形形变变强强化化很很难难应应用用，所所以以在在18-8基基础础上上降降低低Ni 加加入入适适量量的的Al,Cu,Mo,Nb等等以以便便在在热热处处理理中中析析出出金金属属间间化化合合物物，实实现现沉淀强化沉淀强化沉淀强化不锈钢。沉淀强化不锈钢。在在18-8的的基基础础上上降降低低Ni的的含含量量，并并加加入入适适量量的的Al、Cu、Mo、Nb等而形成的沉淀强化不锈钢。等而形成的沉淀强化不锈钢。1)成分及性能特点成分及性能特点0Cr17Ni7Al

10、 0Cr15Ni7Mo2Al2)典型牌号典型牌号3)热处理热处理材材 料：料：0Cr17Ni7Al 0Cr15Ni7Mo2Al热处理热处理:固溶处理固溶处理(1060 空冷空冷)获得获得A 750 760 空冷空冷 获得获得 A+M 560 570 时效时效 析出金属间化合物析出金属间化合物 如：如：Ni3Al组组 织：织：A+M+金属间化合物金属间化合物 用用 途：高强度，高硬度，耐腐蚀的途：高强度，高硬度，耐腐蚀的 化工机械设备化工机械设备 （三）镍基耐蚀合金（三）镍基耐蚀合金在在自自然然环环境境或或一一定定工工业业介介质质中中具具有有耐耐腐腐蚀蚀性性能能的的合合金金称称耐耐蚀蚀合合金金。

11、广广泛泛应应用用于于石石油油、化化工工等等领域。领域。1)成分及性能特点成分及性能特点低碳高合金低碳高合金wC=0.030.2%，wMe=3048%Me:Cu、Cr、Fe、Mn、Mo、Nb、TiCu、Fe、Mn溶溶于于Ni中中，形形成成单单相相固固溶溶体体组组织织，减减轻轻电电化化学学腐腐蚀蚀；Cr提提高高电电极极电电位位，形形成成Cr2O3保保护护层层；Mo、Nb、Ti形形成成稳稳定定碳碳化化物物NbC、TiC，和和金金属属间间化化合合物物Ni3Mo、Ni3Ti、Ni3Nb。2)典型分类典型分类 锻造镍锻造镍 镍镍-铜合金铜合金 蒙乃尔蒙乃尔(Monel)合金合金 镍镍-铬铬-铁合金铁合金

12、因科镍因科镍(Inconel)合金合金3)锻造镍锻造镍A.特点特点B.耐耐蚀蚀性性特特强强，强强度度较较高高，耐耐高高温温和和低温低温B.用途用途制制作作与与强强酸酸、强强碱碱接接触触的的泵泵壳壳，容容器器，火箭，导弹耐蚀零件。火箭，导弹耐蚀零件。B.常用牌号常用牌号200 和和 2014)镍镍-铜合金铜合金A.特点特点别称蒙乃尔别称蒙乃尔(Monel)合金合金,耐蚀性特强，在耐蚀性特强，在氢氟酸中的耐蚀性居所有金属材料之首。氢氟酸中的耐蚀性居所有金属材料之首。B.用途用途制作与氢氟酸接触的零构件。制作与氢氟酸接触的零构件。C.常用牌号常用牌号Ni-29.5Cu,(Monel K-500)Ni

13、-31Cu-1.5Mn-1.4Fe,(Ni66Cu31Fe)Ni-28Cu-1.5Mn-2.5Fe,(Ni68Cu28Fe)5)镍镍-铬铬-铁合金铁合金A.特点特点别称因科镍别称因科镍(Inconel)合金合金,优良的耐蚀性，优良的耐蚀性，高温强度高，高温强度高，辐照稳定性好。辐照稳定性好。B.用途用途制作高温下要求耐腐蚀的零构件。制作高温下要求耐腐蚀的零构件。C.常用牌号常用牌号Inconel 600(Ni-15.5Cr-10Fe)Inconel 706(Ni-16Cr-27.6Fe-2.9Nb-1.8Ti)Inconel 718(Ni-19Cr-18.5Fe-5.1Nb-3Mo-0.9Ti

14、)二、耐热钢和高温合金二、耐热钢和高温合金耐耐热热钢钢和和高高温温合合金金是是指指在在高高温温下下具具有有高高热热稳稳定定性性和和热热强强性性的的特特殊钢和合金。殊钢和合金。主主要要用用于于制制造造工工业业加加热热炉炉、高高压压锅锅炉炉、汽汽轮轮机机、内内燃燃机机、航航空空发发动动机机、热热交交换换器器等等在在高高温温下下工工作作的构件和零件。的构件和零件。性能要求：性能要求：高高的的热热稳稳定定性性，即即具具有有高高温温抗氧化能力。抗氧化能力。高高的的热热强强性性，即即具具有有高高的的抗抗蠕变抗力和持久强度。蠕变抗力和持久强度。1)成分及性能特点成分及性能特点（一）耐热钢（一）耐热钢常用耐热

15、钢分类：常用耐热钢分类：P耐热钢耐热钢 M耐热钢耐热钢F耐热钢耐热钢 A耐热钢耐热钢2)典型分类典型分类(1)P型耐热钢型耐热钢这这类类钢钢在在正正火火状状态态下下的的显显微微组组织织是是P+F。由由于于合合金金元元素素含含量量少少，因因而而热热膨膨胀胀系系数数小小，导导热热性性好好，并并有有良良好好的的冷冷、热热加加工工性性能能。广广泛泛用用于于制制造造工工作作温温度度600的的锅锅炉炉及及管管道道、压压力容器、汽轮机转子等。力容器、汽轮机转子等。wC=0.10.4%加加入入Cr、Mo、W、V 等等主主要要是是强强化化F，防防止止高高温温下下片片状状Fe3C的的球球化化和和石石墨墨化化，提提

16、高高钢钢的的高温强度。高温强度。成分及性能特点成分及性能特点12CrMo、15CrMoV、25Cr2MoVA 典型牌号典型牌号(2)(2)M型型耐热钢耐热钢这类钢淬透性好，这类钢淬透性好，空冷就能得到空冷就能得到M。低低C高高Cr钢钢：在在C r13的的基基础础上上加加入入Mo、W、V、Ti、Nb等等以以便便强强化化F，形形成成稳稳定定的的碳碳化化物物，提提高高钢钢的的强度。强度。中中C铬铬硅硅钢钢：其其抗抗氧氧化化性性能能好好、蠕蠕变变抗抗力力高高、还还有有较较高高的的硬硬度度和和耐耐磨磨性。性。成分及性能特点成分及性能特点1Cr11MoV、1Cr12WMoV低低碳碳高高铬铬钢钢，在在500

17、以以下下具具有有良良好好的的蠕蠕变变抗抗力力和和优优良良的的消消震震性性，最最宜宜于于制制造造汽轮机叶片，故又称叶片钢汽轮机叶片，故又称叶片钢4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo主主要要用用于于制制造造使使用用温温度度低低于于750的的发动机排气阀，故称气阀钢发动机排气阀，故称气阀钢 典型牌号典型牌号(3)(3)F型耐热钢型耐热钢 这类钢抗氧化强，但高这类钢抗氧化强，但高温强度低，焊接性差，脆性温强度低，焊接性差，脆性大，多用于受力不大的加热大，多用于受力不大的加热炉部件。炉部件。是在是在F不锈钢的基础上加不锈钢的基础上加入入Si、Al等合金元素，提高其等合金元素，提高其抗氧化性能。抗氧化性能

18、。成分及性能特点成分及性能特点1Cr13Si3、1Cr13SiAl、1Cr18Si2等等 典型牌号典型牌号(4)(4)A型型耐热钢耐热钢 这类钢有高的热强性和这类钢有高的热强性和抗氧化性，高的塑性和冲击韧抗氧化性，高的塑性和冲击韧性，良好的焊接性和冷成形性。性，良好的焊接性和冷成形性。主要用于制造工作温度在主要用于制造工作温度在600850间的高压锅炉过间的高压锅炉过热器、汽轮机叶片、叶轮、发热器、汽轮机叶片、叶轮、发动机气阀等。动机气阀等。是在是在A不锈钢的基础上加不锈钢的基础上加入入W、Mo、V、Ti、Nb、Al等等元素，以强化元素，以强化A，形成稳定碳化，形成稳定碳化合物和金属间化合物，

19、提高钢合物和金属间化合物，提高钢的高温强度。的高温强度。成分及性能特点成分及性能特点1Cr18Ni12Ti、1Cr15Ni36W3Ti、4Cr14Ni14W2Mo等等 典型牌号典型牌号(4)(4)沉淀硬化型沉淀硬化型耐热钢耐热钢 这类钢和沉淀硬化不这类钢和沉淀硬化不锈钢基本相同锈钢基本相同典型牌号：典型牌号：0Cr17Ni4Cu4Nb 0Cr17Ni7Al（二）高温合金（二）高温合金对对于于航航空空、航航天天飞飞机机的的零零构构件件，如如喷喷气气发发动动机机的的压压气气机机燃燃烧烧室室、涡涡轮轮、尾尾喷喷管管等等等等，在在800以以上上温温度度长长期期服服役役，耐耐热热钢钢已已经经不不能能满满

20、足足抗抗氧氧化化和和高高温温强强度度的的要要求求，这这时时候候就就应该选用高温合金。应该选用高温合金。分类：分类：铁基、镍基、钴基、铌基、钼基铁基、镍基、钴基、铌基、钼基1)1)铁基高温合金铁基高温合金单单相相A组组织织，抗抗氧氧化化性性好好，冷冷加加工工成成形形和和焊焊接接性性好好，用用于于制制造造形形状状复复杂杂、需需经经冷冷压压和和焊焊接接成成形形、但但受受力力不不大大，主主要要要要求求在在800900下下抗抗氧氧化化能能力力强强的的零零件件。如如喷喷气气发发动动机机的的燃燃烧室、火焰筒等等。烧室、火焰筒等等。是是在在A耐耐热热钢钢的的基基础础上上增增加加Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、

21、Nb、Al等等，以以形形成成单单相相A组组织织提提高高抗抗氧氧化化性性，并并提提高高再再结结晶晶温温度度，以以及及形形成成弥弥散散分分布布的的稳稳定定碳碳化化合合物物和和金金属属间间化化合合物物，提提高高合合金金的的高高温温强度。强度。(1)成分及性能特点成分及性能特点GH1035、GH2036、GH1130、GH2132等等(高合高合GH）(2)典型牌号典型牌号2)2)镍基高温合金镍基高温合金单单相相A组组织织，抗抗氧氧化化性性好好，高高温温强强度度高高，用用于于制制造造在在800900以以下下受受力力的的零零件件。如如涡涡轮机叶片等。轮机叶片等。这这类类合合金金是是以以Ni 为为基基。加加

22、入入Cr、W、Mo、Co、V、Ti、Nb、Al等等，以以形形成成Ni为为基基的的固固溶溶体体。产产生生固固溶溶强强化化并并提提高高再再结结晶晶温温度度，以以及及形形成成弥弥散散分分布布的的稳稳定定碳碳化化合合物物和和金金属属间间化化合合物物，提提高高合合金金的的高温强度。高温强度。(1)成分及性能特点成分及性能特点GH3030、GH4033、GH4037、GH3039、GH3044等等(2)典型牌号典型牌号三、低温钢三、低温钢 低温钢是指工作温度在低温钢是指工作温度在0以下的零件和结构件钢以下的零件和结构件钢种。种。广广泛泛用用于于低低温温下下工工作作的的设设备备，如如冷冷冻冻设设备备、制制氧

23、氧设设备备、石石油油液液化化设设备备、航航天天工工业业用用的的高高能能推推进进剂剂液液氢氢、液液氮氮等等液液体体燃燃料料的的制制造造、贮贮运运装装置置、寒寒冷冷地地区区（如如北北极极、南南极极）开发所用的机械设施等等。开发所用的机械设施等等。1)用途用途性能要求：冲击韧性性能要求：冲击韧性FATT Fracture Appearance Transition Temperature.断口形貌转化温度。断口形貌转化温度。2)FATT试验温度试验温度剪剪切切面面积积比比例例FATT剪剪切切面面积积比比例例FATT50 C、S、P会会FATT，Mn、Ni会会FATT,BCC随随T韧性显著降低，韧性显

24、著降低，FCC随随T影响不大。影响不大。3)成分及性能特点成分及性能特点常用低温钢常用低温钢低碳锰低碳锰钢钢镍钢镍钢A不锈钢不锈钢4)典型低温钢典型低温钢四、耐磨钢四、耐磨钢广广义义地地讲讲，耐耐磨磨钢钢是是指指用用于于制制造造高高耐耐磨磨零零件件及及构构件件的的一一些些钢钢种种。有有高高碳碳铸铸钢钢、硅硅锰锰结结构构钢钢、高高碳碳工工具具钢钢以以及及滚滚动动轴轴承钢等，但通常指高锰钢。承钢等，但通常指高锰钢。高锰钢的成分高锰钢的成分 高的高的C 0.91.5%适量适量Si 0.30.8%低低S 0.05%低低P 0.10%高高锰锰钢钢经经热热处处理理后后能能得得到到单单一一的的A，韧韧性性好

25、好，但但硬硬度度低低，200HBS，但但当当其其受受到到剧剧烈烈冲冲击击及及高高压压力力作作用用时时，其其表表层层的的A将将迅迅速速产产生生加加工工硬硬化化，同同时时伴伴有有AM，导导致致表表层层的的硬硬度度提提高高到到450500HBS，从从而而形形成成硬硬而而耐耐磨磨的的表表面面，但但其其内内部部仍然保持原有的低硬度状态。仍然保持原有的低硬度状态。当当表表面面一一层层磨磨损损以以后后，新新的的表表面面将将继继续续产产生生加工硬化加工硬化并获得高的硬度。并获得高的硬度。高锰钢的性能高锰钢的性能由由于于高高锰锰钢钢具具有有很很高高的的加加工工硬硬化化能能力力，切切削削加加工工十十分分困困难难，

26、所所以以基基本本上上是是铸铸造造成成型型的的，故故其其钢号用钢号用ZG铸钢表示如：铸钢表示如：ZGMn13典型牌号典型牌号要点总结要点总结熟悉熟悉合金元素在钢中存在的合金元素在钢中存在的形式和作用形式和作用掌握掌握第一第二类回火脆性第一第二类回火脆性了解了解典型钢号的特点典型钢号的特点合金元素在钢中的存在形式合金元素在钢中的存在形式固熔固熔体体化合化合物物游离态游离态固熔于固熔于F、A、M中中Ni、Si、Co、Mn、Cr、Mo、W碳化物碳化物金属间化合物金属间化合物非金属夹杂物非金属夹杂物合金渗碳体合金渗碳体特殊碳化物特殊碳化物如如Pb、Cu等等2)合金元素在钢中作用合金元素在钢中作用细化细化

27、A晶粒晶粒Ti、V、Nb、Zr、Al提高淬透性提高淬透性除除Co以外，如以外，如Mn、Cr、W、Mo提高回火抗力提高回火抗力Cr、W、Mo、V固溶强化固溶强化Ni、Si、Al、Co、Cu、Mn、Cr、Mo、W第二相强化第二相强化Mn、Cr、Mo、W扩大扩大A相相Ni、Mn、Cu、N扩大扩大F相相Si、Cr、W、Mo、V、Ti、Al 形成致密氧化膜形成致密氧化膜Si、Al、Ni、Cr、W、Mo、Ti第一类回火脆性第一类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性。第一类回火脆性的防止第一类回火脆性的防止 一一般般认认为为，低低温温回回火火脆脆性性是是由由于于M分分解解时时沿沿M板板条条或或片片的的界界面面析析出出断断续续的的薄薄壳壳状状碳碳化化物物，降降低低了了晶晶界界的的断断裂裂强强度度，使使之之成成为为裂裂纹纹扩扩展展的途径，因而导致脆性断裂。的途径，因而导致脆性断裂。避免在避免在250400回火回火第二类回火脆性第二类回火脆性 第第二二类类回回火火脆脆性性，在在回回火火过过程程中中Sb、P、Sn 在晶界偏聚而引起的脆化现象。在晶界偏聚而引起的脆化现象。加加入入W、Mo等等能能强强烈烈阻阻止止或或延延缓杂质元素在晶界的偏聚。缓杂质元素在晶界的偏聚。450650回火快冷回火快冷