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1、不锈钢的基础知识不锈钢的基础知识一、不锈钢的分类一、不锈钢的分类二、不锈钢中合金元素的作用二、不锈钢中合金元素的作用三、不锈钢基本试验及力学性能介绍三、不锈钢基本试验及力学性能介绍一、不锈钢的分类一、不锈钢的分类 不锈钢的分类方法比较多，但通常按它的组织特点来进行分不锈钢的分类方法比较多，但通常按它的组织特点来进行分类，按这种方法可以将不锈钢分成五大类，就是奥氏体不锈钢、类，按这种方法可以将不锈钢分成五大类，就是奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。1 1、奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢v奥奥氏氏体体不不锈锈钢
2、钢为为面面心心立立方方结结构构的的奥奥氏氏体体组组织织.（SUS304SUS304、SUS304LSUS304L、SUS301SUS301、SUS201SUS201、SUS202SUS202）v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、可可焊焊性性以以及及良良好好的的耐耐蚀蚀性性能是这类钢种的重要特性。能是这类钢种的重要特性。2 2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢v铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织。铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织。v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、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。v根据钢中的碳、氮含量
3、可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢（SUH409LSUH409L）和普通铁素体不锈钢（）和普通铁素体不锈钢（SUS430SUS430）两大类。）两大类。3 3、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢v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。v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。4 4、双相不锈钢、双相不锈钢v 双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。v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
4、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v沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥 氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢。氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢。v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，左右，加之含有镍、钼等元素，因此，它具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于它具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于18-818-8型奥氏体不锈钢。型奥氏体不锈钢。二、不锈钢中合金元素的作用二、不锈钢中合金元素的作用 不锈钢合金成分及其
5、含量、状态，决定材质组织结构并影响不锈钢合金成分及其含量、状态，决定材质组织结构并影响其物性、化性、制程与用途其物性、化性、制程与用途.（成分（成分 组织组织 性能性能 用途）用途）v合金元素对不锈钢的性能影响：合金元素对不锈钢的性能影响：铬（铬（CrCr）：增加耐蚀、抗酸、抗氧化性质）：增加耐蚀、抗酸、抗氧化性质 镍（镍（NiNi）：增加韧性、成型性、耐蚀性及抗高温氧化性能）：增加韧性、成型性、耐蚀性及抗高温氧化性能 钼（钼（MoMo）：增进抗孔蚀、间隙腐蚀性能，增加强度）：增进抗孔蚀、间隙腐蚀性能，增加强度 锰（锰（MnMn）：增加硬度）：增加硬度,取代镍、热脆性提高（取代镍、热脆性提高（
6、MnSMnS）、提高氮的）、提高氮的 溶解度溶解度 硅（硅（SiSi）：增加抗高温氧化性、金属流动性提高、脆性提高）：增加抗高温氧化性、金属流动性提高、脆性提高 铜（铜（CuCu）：增加强度、降低应力腐蚀敏感性、增加深抽加工性）：增加强度、降低应力腐蚀敏感性、增加深抽加工性 碳（碳（C C）：增加强度，降低碳含量可降低敏化、提高抗蚀能力并）：增加强度，降低碳含量可降低敏化、提高抗蚀能力并 降低应力腐蚀破裂敏感性降低应力腐蚀破裂敏感性 氮（氮（N N）：增加强度，取代镍，促进钝化，提高抗孔蚀、氢脆及）：增加强度，取代镍，促进钝化，提高抗孔蚀、氢脆及 应力腐蚀破裂能力应力腐蚀破裂能力 三、不锈钢基
7、本实验及力学性能简述三、不锈钢基本实验及力学性能简述1、拉伸试验、拉伸试验 拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，试验中所获得的拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，试验中所获得的指标抗拉强度、屈服强度、延伸率是材料固有的基本属性和工指标抗拉强度、屈服强度、延伸率是材料固有的基本属性和工程机械设计的重要依据。程机械设计的重要依据。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）b b=P=Pb b/F/F0 0 P Pb b拉伸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F F0 0拉伸试样的原始截面积拉伸试样的原始截面积v材材料料的的抗抗拉拉强强度度大大，材材料料
8、变变形形过过程程中中不不容容易易被被拉拉断断，有有利利于于塑塑性变形。性变形。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）0.20.2=P=P0.20.2/F/F0 0 P 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F 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，贴贴模模性和定形性好。性和定形性好。屈强比（屈强比（0.2/b）屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈强比对材料冲压成形性能影响很大，
9、屈强比小，材料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。小，有利于冲压成形。表表1.常见不锈钢材料的屈强比常见不锈钢材料的屈强比 v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裂性都有利。破裂性都有利。钢种钢种屈服强度屈服强度(N/mm(N/mm2 2)抗拉强度抗拉强度(N/mm(N/mm2 2)屈强比屈强比SUS304SUS3043003006706700.450.45SUS430SUS4303503505105100.690.69SUS409LSUS4
10、09L2412414104100.590.59延伸率（力学符号延伸率（力学符号A,A,英文缩写英文缩写ELEL）v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的比值，即：度的比值，即：A=L-L A=L-L0 0/L/L0 0*100%*100%式中式中 A A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）L L0 0标距长度标距长度（mmmm）v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
11、利。好，对拉深、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都与延伸率成正比关系。一般来说，材料的翻边系数和胀形性能都与延伸率成正比关系。附附1 1：拉伸试验样品尺寸：拉伸试验样品尺寸附附2 2：经拉伸试验后测得的应力：经拉伸试验后测得的应力-应变曲线应变曲线应力应变FbF0.2图1 经SPM应力屈服平台图2 不经SPM、炉子样品12ab应变0.2%0.2%附屈服平台产生原因及消除办法：附屈服平台产生原因及消除办法：材料发生塑性变形时，材料发生塑性变形时，C(N)原子与位错运动交互作用形成原子与位错运动交互作用形成柯氏儿气团。气团对位错也就是变形形成钉轧与束缚作用，阻柯氏儿气
12、团。气团对位错也就是变形形成钉轧与束缚作用，阻碍位错的进行，要想发生位错就必须施加很大的外力，对应在碍位错的进行，要想发生位错就必须施加很大的外力，对应在图上就是上屈服点图上就是上屈服点a。一旦克服了柯氏儿气团，位错运动开始，。一旦克服了柯氏儿气团，位错运动开始，变形也开始，所需的外力就有所降低，表现在图上就是最低点变形也开始，所需的外力就有所降低，表现在图上就是最低点下屈服点下屈服点b，这段过程反映在试样的局部表面就可观察到与拉，这段过程反映在试样的局部表面就可观察到与拉伸方向成伸方向成45度的线条状痕迹。位错运动与度的线条状痕迹。位错运动与C(N)原子在试样未屈原子在试样未屈服区域继续作用
13、就形成图中一个一个的锯齿状，直到整个试样服区域继续作用就形成图中一个一个的锯齿状，直到整个试样观察到与拉伸方向成观察到与拉伸方向成45度的线条状痕迹，屈服现象就此结束，度的线条状痕迹，屈服现象就此结束，材料进入整体塑性变形阶段，直至断裂。材料进入整体塑性变形阶段，直至断裂。屈服平台的产生对材料的冲压成型是不利的，因为表面会屈服平台的产生对材料的冲压成型是不利的，因为表面会形成与拉伸方向成形成与拉伸方向成45度的线条状痕迹，影响美观。所以必须要度的线条状痕迹，影响美观。所以必须要消除屈服平台。图中只要超过下屈服点的伸长量的轧延变形，消除屈服平台。图中只要超过下屈服点的伸长量的轧延变形，就可以消除
14、屈服平台。就可以消除屈服平台。SPM就可以通过对伸长率与压延力的控就可以通过对伸长率与压延力的控制消除屈服平台。所以经过制消除屈服平台。所以经过SPM的作用其中之一就是消除屈服的作用其中之一就是消除屈服平台。平台。2 2、硬度试验、硬度试验 硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一，它是表硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一，它是表征金属在局部体积内抵抗变形的能力。征金属在局部体积内抵抗变形的能力。现公司内部进行的是数显显微维氏硬度试验，试验方法是直现公司内部进行的是数显显微维氏硬度试验，试验方法是直接用接用136136度的正四棱锥金刚石压头压入样品表面。度的正四棱锥金刚石压头压入
15、样品表面。试验力的选用：试验力的选用：A A、针对、针对SUS430SUS430、SUH409L BASUH409L BA 试验样品厚度试验样品厚度0.2mm用用500g的压力进行试验。的压力进行试验。试验样品厚度试验样品厚度0.2mm用用1000g的压力进行试验。的压力进行试验。注：试验力的选用要最终确保试样的背面无打穿的痕迹方可。注：试验力的选用要最终确保试样的背面无打穿的痕迹方可。B、针对、针对SUS304硬板以及硬板以及BA、SUH409L硬板都采用硬板都采用1000g的压力试验。（压痕越大，硬度值越准确）的压力试验。（压痕越大，硬度值越准确）3、晶粒度试验、晶粒度试验v晶粒度级别越高
16、，单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就越晶粒度级别越高，单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就越细，强度越大。细，强度越大。v晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（R R），），并降低屈强并降低屈强比和屈服伸长。但晶粒较大时，它们在材料表层取向不同，变形比和屈服伸长。但晶粒较大时，它们在材料表层取向不同，变形量差异比较明显，材料表面易出现量差异比较明显，材料表面易出现“桔皮桔皮”现象。细化晶粒可减现象。细化晶粒可减轻桔皮现象发生，但晶粒过细，轻桔皮现象发生，但晶粒过细，R R值会减小，屈强比和屈服伸长值会减小，屈强比和屈服伸长都会增大，不利于成形。都
17、会增大，不利于成形。因此，在得到细小而均匀晶粒组织的因此，在得到细小而均匀晶粒组织的同时，还要确保材料有较好的综合的机械性能。同时，还要确保材料有较好的综合的机械性能。v304304钢种的晶粒度一般要求在钢种的晶粒度一般要求在7-97-9级之间。（目前公司级之间。（目前公司SUS430SUS430在在9 9级以上，级以上，SUS304SUS304为为8.5-98.5-9）附标准晶粒度图片：附标准晶粒度图片：8.08.54 4、盐雾试验、盐雾试验 不锈钢耐腐蚀性的含义及原理不锈钢耐腐蚀性的含义及原理v不不锈锈钢钢是是一一种种较较耐耐腐腐蚀蚀的的钢钢，但但不不是是绝绝对对不不生生锈锈的的钢钢，到到
18、目目前前为为止没有发明在任何条件下均不腐蚀的钢。止没有发明在任何条件下均不腐蚀的钢。v不不锈锈钢钢的的耐耐腐腐蚀蚀原原理理为为：在在钢钢的的表表面面，铬铬与与氧氧结结合合生生成成CrCr2 2O O3 3钝钝化化膜膜，这这种种钝钝化化膜膜结结构构致致密密、稳稳定定，厚厚度度16nm16nm。是是金金属属基基体体的的保保护膜。护膜。盐雾试验条件盐雾试验条件 目前所做试验为中性盐雾试验，用目前所做试验为中性盐雾试验，用5%5%的的NaclNacl溶液，试验箱溶液，试验箱内温度为内温度为352352，PHPH值范围为值范围为6.57.26.57.2，试验压力控制在，试验压力控制在0.07Mpa0.07Mpa左右，试验周期一般都是根据客户要求进行。左右，试验周期一般都是根据客户要求进行。现现SUS430SUS430测试测试24h24h、48h48h，测试结果都有不同程度的腐蚀。，测试结果都有不同程度的腐蚀。近近期一批钢卷（期一批钢卷（9/159/15以后生产的以后生产的E2BE2B）试验结果相对好些）试验结果相对好些,腐蚀数量腐蚀数量下降下降.完 毕