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1、不锈钢分类不锈钢分类#一、一、铁素体不素体不锈钢1.1常用铁素体不锈钢及特点常用铁素体不锈钢及特点特点特点化学成分特点化学成分特点:Wc=0.1%左右左右 WCr=1330%热处理特点热处理特点:不能进行热处理强化。不能进行热处理强化。#铁素体不锈钢主要有三种类型铁素体不锈钢主要有三种类型（1）Cr13型 如0Cr13、0Cr13Al、0Cr13Ti等；（2）Cr17型 如1Cr17、0Cr17Ti、0Cr17Mo等；（3）Cr25-30型 如1Cr28、0Cr25Ti、00Cr30Mo2等；#基基本本特特点点含碳量含碳量0.25%，为提高某些性能，为提高某些性能，可加入可加入Mo、Ti、Al
2、、Si等元素；等元素；在硝酸、氨水等介质中有较好的耐在硝酸、氨水等介质中有较好的耐 蚀性和抗氧化性；蚀性和抗氧化性；力学性能和工艺性较差，脆性大，力学性能和工艺性较差，脆性大，TK在室温左右。在室温左右。无同素异构转变，多在退火软化态无同素异构转变，多在退火软化态 下使用。下使用。#牌号牌号:1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。等。用途用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道性好、强度低的容器、管道等。等。#铁素体型不素体型不锈钢的用途的用途硝酸生产装置硝酸生产装置合成氨生产装置合成氨生产装置铁铁素素体体型型钢钢添加添加Si、Al等等增加增加C
3、r加加S提高耐蚀性提高耐蚀性Cr13Si3Cr13SiAl提高提高耐蚀性耐蚀性Cr28Cr25Cr17提高提高切削性切削性Cr14SMe的作用的作用#1.2铁素体不素体不锈钢的脆性的脆性高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要有几个方面：有几个方面：（1）粗大的原始晶粒）粗大的原始晶粒 由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶粒粗由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶粒粗化速率高。在化速率高。在600以上晶粒就开始长大，而以上晶粒就开始长大，而A不锈钢相应为不锈钢相应为900。思考思考:为什么不能象一般钢那样经过重新加热为什么不能象一般钢那样经过重新加热重结晶而细化晶粒重
4、结晶而细化晶粒?#（2）F不锈钢存在不锈钢存在475脆性脆性 当当 15%Cr时，随时，随Cr其脆化倾向也其脆化倾向也。在。在400525 长时间加热或缓慢冷却时，钢就变得很脆，长时间加热或缓慢冷却时，钢就变得很脆，以以475 加热为最甚。加热为最甚。原因：在脆化原因：在脆化T范围内长时间停留时，铬有序化范围内长时间停留时，铬有序化相，与母相共格相，与母相共格大内应力。大内应力。AK(3)金属间化合物金属间化合物 相的形成相的形成 相具有高硬度，有大的体积效应，且常沿晶界相具有高硬度，有大的体积效应，且常沿晶界分布，所以使钢产生了很大的脆性。分布，所以使钢产生了很大的脆性。#在在FeCr相图相
5、图中，中，45%Cr当当T850时半小半小时后，后，相将全部相将全部消失，恢复消失，恢复韧性。性。#Me对相的影响：相的影响：有利于析出有利于析出相的因素：相的因素：Cr C化物形成元素 Mn 预先冷加工 不利于析出不利于析出相的因素：相的因素：Ni，C、N#1.3、F不锈钢的热处理热处理的意理的意义消除晶消除晶间腐腐蚀倾向向 高高CrF不锈钢平衡组织不锈钢平衡组织F+Cr的的碳化物碳化物#F不不锈钢的的热处理理在加在加热和冷却和冷却过程中有碳化物的溶解、析出程中有碳化物的溶解、析出过程。程。这类钢的的热轧退火退火富富Cr的合金的合金F+C化物化物碳化碳化Cr的析出，的析出，导致其周致其周围贫
6、Cr易易产生晶生晶间腐腐蚀或点或点蚀；高温下，部分高温下，部分FA相相变在冷却在冷却时AM脆脆性，并促性，并促进晶晶间腐腐蚀倾向。向。为了了获得成分均匀的得成分均匀的F组织，碳化碳化Cr的析出的析出消除晶消除晶间腐腐蚀倾向。向。热轧后要后要进行行热处理。理。#淬火淬火消除消除贫Cr区：区：870950，水，水冷。避开冷。避开相析出及晶相析出及晶间腐腐蚀区。区。退火退火消除消除应力：力：560800。要要考考虑、。热处理工理工艺淬火淬火+退火退火#二、二、马氏体不氏体不锈钢这类钢主要含有这类钢主要含有1218%Cr，淬火冷却能产生，淬火冷却能产生M。2.1马氏体不锈钢的成分和组织特点马氏体不锈钢
7、的成分和组织特点#1Cr13:M+F2Cr13:M类似于类似于调制钢调制钢制造不锈钢制造不锈钢结构件结构件4Cr13:M+K类似于类似于工具钢工具钢制造耐蚀工具制造耐蚀工具（手术刀等）（手术刀等）3Cr13:M#马氏体型不氏体型不锈钢-1Cr13型型钢化学成分特点化学成分特点:Wc=0.1 0.4%WCr=13%热处理特点热处理特点:正火后的组体是马氏体正火后的组体是马氏体。牌号牌号:1Cr134Cr13用途用途:医疗器械医疗器械医用镊子医用镊子#马马氏氏体体型型钢钢增加增加C增加增加Cr,C增加增加S,Se提高强度、硬度提高强度、硬度热强度热强度2Cr133Cr13加加Mo 提高耐蚀性、提高
8、强度韧性提高耐蚀性、提高强度韧性 Cr17Ni2Cr13Ni2提高提高切削性切削性 1Cr13S，4Cr13Se4Cr13提高强度提高强度9Cr18MoV增加增加Ni,Cr提高淬火硬度提高淬火硬度提高强度提高强度3Cr13Mo9Cr18加加Mo,V#M不不锈钢的重要成分是的重要成分是Cr、C 1）按）按n/8规律：律：n=1时，Cr%t=11.7%t。2）Cr13 3）9Cr184）1Cr17Ni2是这类钢中耐蚀性最好的#M不不锈钢种种类#2.2Cr13型型马氏体氏体类钢的的热处理理 常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质处理和淬火处理和淬火+低温
9、回火。低温回火。软软化化处处理理软化处理有两种方法：软化处理有两种方法：一是进行高温回火，将锻轧件加热一是进行高温回火，将锻轧件加热至至700800保温保温26小时后空冷，使小时后空冷，使马氏体转变为回火索氏体。马氏体转变为回火索氏体。另外也可以采用完全退火。另外也可以采用完全退火。#调调质质处处理理 1Cr13、2Cr13常用于结构件常用于结构件调质。调质。因为铬因为铬抗回火性和抗回火性和AC1点，所以调质回点，所以调质回火温度也相应火温度也相应.通常为通常为640700。回火后应采用油冷回火后应采用油冷?淬淬火火低低回回 3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工常做有一定耐蚀性的工具，所
10、以采用淬火低温回火。具，所以采用淬火低温回火。T淬淬在在10001050，为减少变形，可用硝盐分级冷，为减少变形，可用硝盐分级冷却。组织为马氏体却。组织为马氏体+碳化物碳化物+少量少量AR#1Cr17Ni2钢的的设计思路：思路：为了了耐耐蚀性性：为了了获得得M:特征：特征：是是M不不锈钢中，耐中，耐蚀性最好，性最好，强度最高度最高用途：用途：与海水接触的部件与海水接触的部件缺点缺点：#1Cr13金相金相组织图1Cr13供货状态组织(化染)580#三、奥氏体不三、奥氏体不锈钢 奥氏体不奥氏体不锈钢是是应用最广泛的耐酸用最广泛的耐酸钢，约占不占不锈钢总产量的量的2/3。奥氏体不。奥氏体不锈钢优点如
11、下：点如下：具有很高的耐腐蚀性；具有很高的耐腐蚀性；塑性好，容易加工变形成各种形状钢材；塑性好，容易加工变形成各种形状钢材；加热时没有同素异构转变，焊接性好；加热时没有同素异构转变，焊接性好；韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆倾向，有一定的热强性；倾向，有一定的热强性；不具有磁性；不具有磁性；价格较贵，切削加工较困难，导热性差。价格较贵，切削加工较困难，导热性差。#3.1奥氏体不奥氏体不锈钢的成分特点的成分特点 奥氏体不锈钢的主要成分是奥氏体不锈钢的主要成分是CrCr和和NiNi，18Cr18Cr和和8Ni8Ni的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。的配
12、合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。Cr+Ni=18+8=26耐蚀电位接近耐蚀电位接近n/8定定律中律中n=2的电位值的电位值具有良好钝化性能具有良好钝化性能单相奥氏体组织单相奥氏体组织 耐蚀性达到耐蚀性达到较高的水平较高的水平.Cr、Ni再再,更为优良更为优良#图图 不锈钢组织状态图（焊后冷却）不锈钢组织状态图（焊后冷却）#TiTi、NbNb:稳定稳定K K，抗晶间腐蚀的能力；抗晶间腐蚀的能力；Mo:Mo:不锈钢钝化作用，不锈钢钝化作用，点腐蚀倾向，点腐蚀倾向，钢在有机酸中的耐蚀性；钢在有机酸中的耐蚀性；Cu:Cu:钢在硫酸中的耐蚀性；钢在硫酸中的耐蚀性；Si:Si:钢抗应力腐蚀断裂的能力。
13、钢抗应力腐蚀断裂的能力。平衡态时为奥氏体平衡态时为奥氏体+铁素体铁素体+碳化物组织，碳化物组织，经过固溶处理后获得了单相奥氏体。经过固溶处理后获得了单相奥氏体。#3.2 3.2 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀奥氏体不锈钢的晶间腐蚀现现象象 奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介质中工作时，在离焊缝不远处会产质中工作时，在离焊缝不远处会产生严重的晶间腐蚀。生严重的晶间腐蚀。原原因因 在焊缝及热影响区在焊缝及热影响区(450800)，沿晶界析出了沿晶界析出了K（Cr,Fe）23C6，晶，晶界附近区域产生贫界附近区域产生贫Cr区（低于区（低于1/8定律的临界值）。定律的临界值）。#晶晶间腐
14、腐蚀机制的基本机制的基本类型：型：1、防腐、防腐蚀元素在晶界区元素在晶界区贫化；化；2、在晶界、在晶界产生的析出物化学生的析出物化学稳定性低；定性低；3、降低耐、降低耐蚀性的表面元素沿晶界偏析。性的表面元素沿晶界偏析。#敏敏化化处处理理 在在Cr-Ni奥氏体不锈钢中，在奥氏体不锈钢中，在450800的温度范围内时效处理，可考的温度范围内时效处理，可考察不锈钢晶间腐蚀的敏感性。敏化处察不锈钢晶间腐蚀的敏感性。敏化处理和敏感性的关系通常用理和敏感性的关系通常用TTS（Time-Temperature-Sensitivation）曲线来）曲线来表示，如下图所示表示，如下图所示.敏化处理后，在金相组织
15、上可看敏化处理后，在金相组织上可看到碳化物沿着晶界析出到碳化物沿着晶界析出.#曲线曲线1 1表示钢开始产生晶间腐蚀，曲线表示钢开始产生晶间腐蚀，曲线2 2是由于时间是由于时间充分，晶间腐蚀倾向已不再出现，也就是产生晶间腐充分，晶间腐蚀倾向已不再出现，也就是产生晶间腐蚀现象结束线。曲线包围的区域是产生晶间腐蚀的温蚀现象结束线。曲线包围的区域是产生晶间腐蚀的温度、时间范围。度、时间范围。#经强经强K形成元素形成元素TiTi、NbNb合金化的不锈钢称为稳定合金化的不锈钢称为稳定性钢。这种钢析出性钢。这种钢析出K的温度范围可分成两个区域，如的温度范围可分成两个区域，如上图右上图右 。曲线。曲线1 1表
16、示析出表示析出M M2323C C6 6型型K的富的富CrCr区域，曲线区域，曲线3 3表示析出表示析出MCMC型型K的区域，曲线的区域，曲线2 2是产生晶间腐蚀的区是产生晶间腐蚀的区域。在仅有域。在仅有MCMC型碳化物析出的区域，没有晶间腐蚀倾型碳化物析出的区域，没有晶间腐蚀倾向。向。NiNi、CoCo、SiSi，促进产生晶间腐蚀，促进产生晶间腐蚀，MoMo、TiTi、NbNb、MnMn、V V，都能不同程度地阻止晶间腐蚀的倾向。显，都能不同程度地阻止晶间腐蚀的倾向。显然，钢中含碳量的提高，钢的晶间腐蚀倾向也增大。然，钢中含碳量的提高，钢的晶间腐蚀倾向也增大。#为防止为防止A A不锈钢的晶间
17、腐蚀，可采取以下措施：不锈钢的晶间腐蚀，可采取以下措施：（1）降低钢中的含）降低钢中的含C量；量；（2）加入）加入Ti、Nb，析出特殊，析出特殊K，稳定组织；，稳定组织；（3）进行）进行10501100的固溶处理，保证的固溶处理，保证Cr含量；含量；（4）对非稳定性）对非稳定性A不锈钢进行退火处理，使不锈钢进行退火处理，使A成成分均匀化分均匀化，消除贫，消除贫Cr区区;（5）对稳定性钢，通过热处理形成）对稳定性钢，通过热处理形成Ti、Nb的特殊的特殊K，以稳定固溶体中，以稳定固溶体中Cr含量，保证含含量，保证含Cr量水平量水平.#3.2 3.2 奥氏体不锈钢的热处理奥氏体不锈钢的热处理 固溶处
18、理固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般为为10501150，比较常用，比较常用10501100。为了保证。为了保证高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。一般情况下，多采用水冷。一般情况下，多采用水冷。固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有最高的耐蚀性能。最高的耐蚀性能。#稳稳定定化化处处理理 也称为稳定化退火。这种处理只是也称为稳定化退火。这种处理只是在含在含Ti、Nb的的A不锈
19、钢中使用。合理不锈钢中使用。合理选择稳定化处理的温度和时间，选择稳定化处理的温度和时间，获获得最佳的效果。得最佳的效果。一一般般原原则则 高于高于Cr23C6的溶解温度而低于的溶解温度而低于TiC的的溶解温度。通常采用溶解温度。通常采用850950，保温，保温24h后空冷，如下图所示。在稳定化后空冷，如下图所示。在稳定化退火过程中，能将退火过程中，能将Cr23C6转变为转变为TiC，彻底消除晶间腐蚀倾向。彻底消除晶间腐蚀倾向。#A+MCCr23C6的溶解曲线的溶解曲线TC%1000760MC的溶解曲线的溶解曲线#奥氏体型不奥氏体型不锈钢-188型型钢化学成分特点化学成分特点:Wc=0.08 0
20、.14%WCr=1719%WNi=811%Cu、Ti、Mo等。等。加工特点加工特点:不能进行热处理强化不能进行热处理强化,只能只能 冷塑性变形强化。冷塑性变形强化。热处理特点热处理特点:固溶处理固溶处理;稳定化处理稳定化处理;消除应力退火。消除应力退火。#牌号牌号:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti用途用途:化工容器、管道化工容器、管道等。等。大型化工储罐大型化工储罐(304)(304)管板换热器管板换热器(304)#1Cr18Ni9Ti固溶固溶处理理组织金相金相图1Cr18Ni9Ti固溶处理组织 580#四、双相不锈钢特点：特点：A A的存在：的存
21、在：高高Cr-FCr-F的脆性的脆性 晶粒长大倾向晶粒长大倾向可焊性、韧性可焊性、韧性 F F的存在：的存在：AA的的s s、A A的抗晶间腐蚀能的抗晶间腐蚀能力力成分：成分：181826%Cr,426%Cr,47%Ni7%Ni4.1 F+A4.1 F+A双相不锈钢双相不锈钢#注意：注意：双相不双相不锈钢存在一定的脆性存在一定的脆性倾向，尤其向，尤其在在焊接区。接区。易出易出现一系列金属一系列金属间化合物，造成脆性化合物，造成脆性克服：克服：采用采用100010001100淬火淬火韧化。化。#4.2 A+M4.2 A+M不锈钢不锈钢又称超高又称超高强度不度不锈钢设计思想思想：室温时基体为室温时
22、基体为A部分部分AM加工成型加工成型低温处理低温处理沉淀硬化沉淀硬化A+M#强化工化工艺流程：流程：9501050固溶处理固溶处理奥氏体奥氏体冷处理冷处理调节处理调节处理冷塑性变形冷塑性变形马氏体马氏体时效时效沉淀沉淀固沉淀强化固沉淀强化#美国美国钢铁学会是用三位数字来学会是用三位数字来标示各种示各种标准准级的可的可锻不不锈钢的的奥氏体型不奥氏体型不锈钢用用200200和和300300系列的数字系列的数字标示，示，铁素体和素体和马氏体型不氏体型不锈钢用用400400系列的数字表系列的数字表示。例如，某些示。例如，某些较普通的奥氏体不普通的奥氏体不锈钢是以是以201201、304304、3163
23、16以及以及310310为标记，铁素体不素体不锈钢是以是以430430和和446446为标记，马氏体不氏体不锈钢 是以是以410410、420420以及以及440C440C为标 记，双相（奥氏体，双相（奥氏体铁素体），素体），不不锈钢、沉淀硬化不、沉淀硬化不锈钢以及含以及含铁量低于量低于50%50%的高的高合金合金通常是采用通常是采用专利名称或商利名称或商标命名。命名。#本章小结：耐蚀能力遵循耐蚀能力遵循n/8规律。规律。A不锈钢主要问题是不锈钢主要问题是晶界腐蚀。措施晶界腐蚀。措施:从合金化角度考虑从合金化角度考虑,C含量和含量和加入加入Ti、V元素元素;从热处理工艺考虑，应根据各合从热处理
24、工艺考虑，应根据各合金金K形成形成、溶解、析出的规律，设计和制定热处溶解、析出的规律，设计和制定热处理工艺参数。理工艺参数。不锈钢主要矛盾是耐蚀性和强度的合理兼顾。不锈钢主要矛盾是耐蚀性和强度的合理兼顾。对于一定成分的不锈钢，要达到预定耐蚀性和力对于一定成分的不锈钢，要达到预定耐蚀性和力学性能，关键是热处理工艺。不同类型或成分的学性能，关键是热处理工艺。不同类型或成分的不锈钢适用于不同介质的工作环境不锈钢适用于不同介质的工作环境#习题：1、F不不锈钢三三类脆性的脆性的产生原因和生原因和热处理理特点？特点？2、A不不锈钢产生晶生晶间腐腐蚀的原因及其的原因及其预防防措施？措施？3、为什么什么Cr可以提高不可以提高不锈钢的耐的耐蚀性？在性？在不不锈钢中中Cr的含量通常是多少？的含量通常是多少？#谢谢！结束结束