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1、不锈钢基础知识不锈钢基础知识一、不锈钢的定义一、不锈钢的定义二、不锈钢的分类二、不锈钢的分类三、合金元素的作用三、合金元素的作用 四、不锈钢的一般物理性质四、不锈钢的一般物理性质五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能六、不锈钢的焊接性能六、不锈钢的焊接性能七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能一、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耐腐蚀的钢。较耐腐蚀的钢。v由由于于不不锈锈钢钢具具有有优优异异的的耐
2、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、食品、家用器械等方面得到了广泛的应用。食品、家用器械等方面得到了广泛的应用。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、铁铁素素体体不不锈锈钢钢、马马氏氏体体不不锈锈钢钢、双双相相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。不锈钢和沉淀硬化不锈钢
3、。不不锈锈钢钢组组织织分分类类图图二、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v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体组织。v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。v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化物及铁素体组织。碳化物及铁素体组织。v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
4、法改改变变它它的的力力学学性性能能，只只能能采用冷变形的方式进行强化。采用冷变形的方式进行强化。v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得得到到适适用用于于各各种使用条件的不同钢种，如种使用条件的不同钢种，如316316L L、304Cu304Cu等。等。v无无磁磁性性、良良好好的的低低温温性性能能、易易成成型型性性和和可可焊焊性性是是这这类类钢钢种种的的重要特性。重要特性。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v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
5、的组织结构。理方法改变它的组织结构。v铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。点。v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。v马氏体不锈钢
6、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。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v 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。通过合金成分和热处理条件的改变加以调整。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（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 0Crl
7、7Ni4Cu4NbCrl7Ni4Cu4Nb为代表），半奥氏体沉淀硬化不锈钢（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为代表）和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢（以硬化不锈钢（以PH55APH55A、B B、C C为例）。为例）。v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
8、锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化，奥氏体、马氏体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。性。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，除具左右，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。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例的的情情况况下下，合合金金的的塑塑性性都是很高的。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相固溶体的塑性差。单相固溶体的塑性差。三、三、合金元素的作用合金元素的作用 铁：是不锈钢的基本金属元素；铁：是不锈钢的基本金属元素；铬铬：是是主主要要铁铁
10、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的钝钝化化膜膜修修复复能能力力，一一般般不不锈锈钢钢中中的铬含量必须在的铬含量必须在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的影响。利的影响。镍镍：是是主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
11、腐蚀蚀现现象象及及在在加热时晶粒的长大；加热时晶粒的长大；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固，从从而而有有效效提提高高不不锈锈钢钢的的耐耐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晶晶间间腐腐蚀蚀能能力力。但但碳碳化化钛钛（钛钛条条纹纹）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，因此
12、在表面要求较高的不锈钢中一般通过添加铌改善性能。因此在表面要求较高的不锈钢中一般通过添加铌改善性能。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严格控制氮含量。要严格控制氮含量。磷、硫：是不锈钢中的磷、硫：是不锈钢中的有害元素有害元素，对不锈钢的耐腐蚀性和，对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会产生不利影响。冲压性都会产生不利影响。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v不锈钢的热传递速度比较慢，例如：不锈钢的热传导率和铝
13、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钢种为钢种为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。v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热传导和线膨胀系数各种材料在常温下的热传导和线膨胀系数 2 2、热膨胀、热膨胀v与碳钢相比与碳钢相比304304钢种钢种的线膨胀系数较大，的线膨胀系数较大，430430钢种的线膨胀系钢种的线膨胀系数稍小。另外，铝、数稍小。另外，铝、铜的膨胀系数要比不铜的膨胀系数要比不锈钢大
14、。锈钢大。v各种材料的线膨胀系各种材料的线膨胀系数如表数如表1 1所示。所示。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v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，与与它的构成元素它的构成元素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 v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 种种则更大。则更大。四、不锈钢的一般物理性质四、不
15、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 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，贴模性和定形性好。贴模性和定形性好。2 2抗拉强度（力学符号抗拉强
16、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v材材料料的的抗抗拉拉强强度度大大，材材料料变变形形过过程程中中不不容容易易被被拉拉断断，有有利利于塑性变形。于塑性变形。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）v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性变变形形阶阶段段长长，成成形形过过程程中中发发生
17、生断断裂裂的的危危险险性性小小，有利于冲压成形。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 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破裂裂性性都都有利。有利。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）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长度的比值，即：有长度的比值，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）L
18、0 L0 拉伸前试样的长度（拉伸前试样的长度（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。裂性好，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（埃里克森值）都一般来说，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。与延伸率成正比关系。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）v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，表示材料冷作值，表示材料冷作硬化现象的一个指标，可以反映材料的
19、冲压成形硬化现象的一个指标，可以反映材料的冲压成形性能。性能。v应变硬化指数大，显示材料的局部应变能力强应变硬化指数大，显示材料的局部应变能力强，防止材料防止材料局部变薄能力强局部变薄能力强，使变形分布趋于均匀，使变形分布趋于均匀化，材料成形时的总体成形极限高。化，材料成形时的总体成形极限高。1 1）定义定义vMd(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-Md(30/50)=551-462(C+N)-9.2Si-8.1Mn-13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-65Nb13.7Cr-29(Ni+Cu)-18.5Mo-65Nb 表表示示经经30%30%的的冷冷变
20、变形形后后生生成成50%50%马马氏氏体体的温度。的温度。v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低，材料在冷变形过程中硬化程度小。降低，材料在冷变形过程中硬化程度小。五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能6 6 6 6冷加工诱变马氏体转变点冷加工诱变马氏体转变点冷加工诱变
21、马氏体转变点冷加工诱变马氏体转变点Md(30/50)Md(30/50)Md(30/50)Md(30/50)五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能6 6 6 6冷加工诱变马氏体转变点冷加工诱变马氏体转变点冷加工诱变马氏体转变点冷加工诱变马氏体转变点Md(30/50)Md(30/50)Md(30/50)Md(30/50)2 2）产生原理产生原理v不不锈锈钢钢的的冷冷作作硬硬化化现现象象主主要要是是由由两两种种原因引起的：原因引起的：一种是位错增多引起的加工硬化；一种是位错增多引起的加工硬化；一一种种是是组组织织转转变变（奥奥氏氏体体转转变变为为马马氏氏体体转变）引起的加工硬化。转变）引起
22、的加工硬化。v对对SUS430SUS430钢钢种种而而言言，加加工工变变形形过过程程中中不不会会发发生生组组织织转转变变，其其冷冷作作硬硬化化现现象象全部是由位错的增多引起的全部是由位错的增多引起的。v304304钢钢种种在在冷冷变变形形过过程程中中两两种种硬硬化化现现象象都都存存在在，而而且且组组织织转转变变引引起起的的硬硬化化是是主主要要的的，这这也也是是奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢的的冷冷作作硬硬化化现现象象比比铁铁素素体体不不锈锈钢钢要要明明显显、加工硬化系数（加工硬化系数（n n值）大值）大的原因。的原因。五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能7 7、晶粒度（、晶粒度（N N）
23、1 1）定义定义晶粒度的物理意义可根据以下公式表示：晶粒度的物理意义可根据以下公式表示：=2N+3=2N+3每平方毫米截面积上的晶粒数每平方毫米截面积上的晶粒数N N 晶粒度晶粒度2 2）解释与应用解释与应用v晶粒度晶粒度N N级别越高，级别越高，单位截面积上的晶粒数越多单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就，材料的晶粒就越细，越细，强度强度越大。越大。v晶粒较大时，有利于提高材料的晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（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
24、面易出现形量差异比较明显，材料表面易出现“桔皮桔皮”现象。细化晶粒现象。细化晶粒可减轻桔皮现象发生，但晶粒过细，可减轻桔皮现象发生，但晶粒过细，R R值会减小，屈强比和屈服值会减小，屈强比和屈服伸长都会增大，不利于成形。伸长都会增大，不利于成形。v304304钢种的晶粒度一般要求在钢种的晶粒度一般要求在7-7-8 8级之间。级之间。五、不锈钢材料的基本性能五、不锈钢材料的基本性能304304钢种的晶粒度与机械性能的关系钢种的晶粒度与机械性能的关系 8 8、晶粒度（、晶粒度（N N）六、不锈钢的焊接性能六、不锈钢的焊接性能1 1、不锈钢的焊接特性：、不锈钢的焊接特性：v由由于于不不锈锈钢钢的的电
25、电阻阻系系数数远远大大于于低低碳碳钢钢，在在焊焊接接时时焊焊条条及及焊焊接接区区的的母母材材都都比比较较容容易易被被加加热热而而融融化化，同同时时使使熔熔区区周周围围的的基基体体过过热热，造成焊区变形不均和晶粒粗大。造成焊区变形不均和晶粒粗大。v不不锈锈钢钢的的线线膨膨胀胀系系数数大大，导导热热系系数数小小，热热量量不不易易传传递递，焊焊接接时时熔熔深深大大，焊焊接接加加热热使使结结构构膨膨胀胀，冷冷却却时时产产生生较较大大的的收收缩缩变变形形和和拉应力，容易引起热裂纹。拉应力，容易引起热裂纹。v不锈钢焊接加工后，在焊接热影响区内容易引发晶间腐蚀。原不锈钢焊接加工后，在焊接热影响区内容易引发晶
26、间腐蚀。原因是在焊接热影响区内，在敏化温度（因是在焊接热影响区内，在敏化温度（450450850850）区间，）区间，基体局部贫铬，难以钝化，造成耐蚀性明显下降，于是在相应基体局部贫铬，难以钝化，造成耐蚀性明显下降，于是在相应的腐蚀环境中优先被腐蚀，钢的晶界由于受腐蚀变宽。这时腐的腐蚀环境中优先被腐蚀，钢的晶界由于受腐蚀变宽。这时腐蚀部位的塑性和强度已严重丧失，冷弯时出现裂纹、脆断，腐蚀部位的塑性和强度已严重丧失，冷弯时出现裂纹、脆断，腐蚀部位落地无金属声。蚀部位落地无金属声。六、不锈钢的焊接性能六、不锈钢的焊接性能2 2、不锈钢焊接的防范措施：、不锈钢焊接的防范措施：v控控制制焊焊接接电电流
27、流：不不锈锈钢钢的的焊焊接接规规范范要要小小于于低低碳碳钢钢，电电流流量量约约为低碳钢的为低碳钢的80%80%。v加加快快焊焊接接速速度度：尽尽可可能能使使用用较较快快的的焊焊接接速速度度，目目的的是是减减少少热热影影响响区区宽宽度度，缩缩短短焊焊缝缝在在敏敏化化温温度度区区间间的的停停留留时时间间，使使焊焊缝缝处于一次稳定状态，以及细化焊缝组织。处于一次稳定状态，以及细化焊缝组织。v合合理理选选择择焊焊接接材材料料：焊焊接接时时要要选选择择合合适适的的焊焊接接材材料料、保保护护气气氛氛。焊焊丝丝的的化化学学成成分分对对焊焊缝缝部部位位的的耐耐蚀蚀性性有有重重要要影影响响，焊焊条条应应具具有有
28、与与母母材材相相似似的的化化学学成成分分，这这样样可可以以使使焊焊缝缝金金属属与与母母材材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。v焊接前后的清理：材料的表面必需在焊接之前进行清理，焊焊接前后的清理：材料的表面必需在焊接之前进行清理，焊接之后去除焊渣。接之后去除焊渣。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能1 1、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，到到目目前前为为止止没没有有发发明明在在任任何何条条件件下下均均
29、不不腐腐蚀蚀的的钢钢，因因此此具具体体的的钢钢种是适应在一定的的使用环境中使用。种是适应在一定的的使用环境中使用。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1 16 6nmnm。是是金金属属基基体体的的保保护护膜膜，并并且且随随着着钢钢中中铬铬含含量量的的增增加加，钝钝化化膜膜的的厚厚度度和和强强度度也也会会相相应应增增加加。因因此此，在在大大气气、水水等等弱弱介介质质中中和和硝硝酸酸等等氧氧化化性性介介质质中中，钢钢的的耐耐腐腐蚀蚀性性随随着着其其
30、中中铬铬含含量量的的提提高高而而加加强强。当当铬铬含含量量12%12%时时，钢钢的的耐耐蚀蚀性性发发生生突突变变，即即从从易易生生锈锈到到不不易易生生锈锈，从从不不耐耐蚀蚀到到耐耐腐腐蚀蚀。所所以以通通常常称称不不锈锈钢钢是是铬铬含含量量为为12%12%以上的铁基合金。以上的铁基合金。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.12.1点蚀点蚀1 1）发生原理）发生原理当当介介质质中中存存在在某某些些活活性性阴阴离离子子（CI-CI-）时时，这这些些阴阴离离子子首首先先被被吸吸附附在在金
31、金属属表表面面某某些些点点上上，从从而而使使不不锈锈钢钢表表面面钝钝化化膜膜发发生生破破坏坏。一一旦旦表表面面钝钝化化膜膜破破坏坏，在在表表面面缺缺陷陷处处易易显显露露基基体体金金属属，使使其其呈呈活活化化态态，而而钝钝化化膜膜处处为为钝钝态态，这这样样就就形形成成了了活活性性-钝钝性性腐腐蚀蚀电电池池，由由于于阳阳极极面面积积比比阴阴极极面面积积小小的的多多，阳阳极极电电流流密密度度很很大大，腐腐蚀蚀往往深深处处发发展展，金金属属表表面很快就被腐蚀成小孔。面很快就被腐蚀成小孔。2.1点蚀点蚀2）防止点蚀的途径）防止点蚀的途径 选用耐点蚀的材料，钢中添加选用耐点蚀的材料，钢中添加钼并提高铬含量
32、，如钼并提高铬含量，如316L钢种钢种；采用合理的热处理制度，使不锈钢基体处于采用合理的热处理制度，使不锈钢基体处于完全固溶完全固溶状态；状态；减少溶液中减少溶液中卤素离子卤素离子的浓度，提高溶液的的浓度，提高溶液的PH值；值；搅拌溶液，避免溶液的局部浓缩，搅拌溶液，避免溶液的局部浓缩，防止杂质附着在钢表面防止杂质附着在钢表面上；上；提高不锈钢的表面光洁度；提高不锈钢的表面光洁度；降低介质的温度；降低介质的温度；采用阴极保护措施。采用阴极保护措施。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类
33、2.2 2.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀1 1）发生原理发生原理金金属属与与金金属属或或金金属属与与非非金金属属之之间间所所构构成成的的缝缝隙隙内内，有有关关物物质质的的移移动动受受到到了了阻阻碍碍，形形成成浓浓差差电电池池从从而而产产生生局局部腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。部腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀常发生在缝隙腐蚀常发生在不锈钢设备的连接处不锈钢设备的连接处。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能 2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.2 2.2 缝隙腐蚀缝隙腐蚀2 2）防止缝隙腐蚀的途径）防止缝隙腐蚀的途径选选用
34、用耐耐缝缝隙隙腐腐蚀蚀的的材材料料，可可选选用用含含钼钼的的不不锈锈钢钢和和含含钛钛的的不锈钢不锈钢。改改善善设设计计方方案案，尽尽量量避避免免有有缝缝隙隙的的设设计计，或或使使缝缝隙隙尽尽量量敞开。尽可能避免采用金属与非金属的联接件。敞开。尽可能避免采用金属与非金属的联接件。增加介质液体的流量，防止杂质及污染物在缝隙部位沉增加介质液体的流量，防止杂质及污染物在缝隙部位沉积积 。增大增大PHPH值，减少值，减少CI-CI-离子浓度离子浓度，降低缝隙腐蚀敏感性。，降低缝隙腐蚀敏感性。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能 2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐
35、腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.32.3应力腐蚀应力腐蚀1 1）发生原理）发生原理应应力力腐腐蚀蚀（SCCSCC）是是指指金金属属和和合合金金在在腐腐蚀蚀介介质质和和拉拉应应力的同时作用下引起的力的同时作用下引起的金属破裂金属破裂。应应力力腐腐蚀蚀的的特特征征是是形形成成腐腐蚀蚀-机机械械裂裂缝缝，这这种种裂裂缝缝不不仅仅可可以以沿沿着着晶晶界界发发展展，而而且且也也可可穿穿过过晶晶粒粒。由由于于裂裂缝缝向向金金属属内内部部发发展展，使使金金属属结结构构的的机机械械强强度度大大大大降降低，严重时能使金属设备突然损坏。低，严重时能使金属设备突然损坏。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐
36、蚀性能 2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.32.3应力腐蚀应力腐蚀2 2）应力腐蚀开裂的条件有：）应力腐蚀开裂的条件有：存在一定的存在一定的拉应力拉应力，如存在压缩应力可减缓应力腐蚀。，如存在压缩应力可减缓应力腐蚀。金金属属本本身身对对应应力力腐腐蚀蚀具具有有敏敏感感性性，合合金金和和含含有有杂杂质质的的金金属比纯金属容易产生应力腐蚀。属比纯金属容易产生应力腐蚀。存存在在能能引引起起该该金金属属发发生生应应力力腐腐蚀蚀的的介介质质：可可能能引引起起不不锈锈钢钢产产生生应应力力腐腐蚀蚀破破裂裂的的介介质质主主要要有有：氯氯
37、化化物物水水溶溶液液、沸沸腾腾氢氢氧氧化化纳纳溶溶液液、高高温温高高压压含含氧氧高高纯纯水水、海海水水、海海洋洋大大气、硫化氢水溶液气、硫化氢水溶液等。等。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能 2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.32.3应力腐蚀应力腐蚀3 3）影响应力腐蚀的因素）影响应力腐蚀的因素氯离子浓度的影响，氯离子浓度升高，应力腐蚀所需要的时间缩短氯离子浓度的影响，氯离子浓度升高，应力腐蚀所需要的时间缩短。介介质质温温度度的的影影响响，一一般般认认为为，温温度度升升高高易易发发生生应应力力腐腐蚀蚀，但但温温
38、度度过过高，会发生全面腐蚀却抑制了应力腐蚀。高，会发生全面腐蚀却抑制了应力腐蚀。合合金金元元素素的的影影响响，钢钢中中合合金金元元素素镍镍、硅硅的的增增加加，能能提提高高奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢在在MgCI2MgCI2溶溶液液中中抗抗应应力力腐腐蚀蚀破破裂裂能能力力，钢钢中中的的氮氮、磷磷等等元元素素会会降降低低不不锈钢在浓氯化物介质中的耐应力腐蚀破裂能力。锈钢在浓氯化物介质中的耐应力腐蚀破裂能力。残残余余应应力力的的影影响响，制制品品的的变变形形程程度度大大，残残余余应应力力大大，容容易易引引发发应应力力腐蚀开裂。腐蚀开裂。4 4）防止应力腐蚀的途径）防止应力腐蚀的途径正确选用材料，避免使用
39、对应力腐蚀敏感的材料。正确选用材料，避免使用对应力腐蚀敏感的材料。合理设计合理设计，避免加工程度过大，残余应力大或应力集中。避免加工程度过大，残余应力大或应力集中。注注意意使使用用条条件件，避避免免表表面面积积存存腐腐蚀蚀介介质质，尤尤其其是是要要避避免免氯氯离离子子的的局局部浓缩部浓缩。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.42.4晶间腐蚀晶间腐蚀1 1）腐蚀原理）腐蚀原理晶晶间间腐腐蚀蚀是是材材料料沿沿着着晶晶粒粒间间界界受受到到腐腐蚀蚀，使使晶晶粒粒间间丧丧失失结结合合力力的
40、的一一种种局局部部腐腐蚀蚀现现象象。受受到到这这种种腐腐蚀蚀破破坏坏的的零零件件，有有时时候候外外表表仍仍是是光光亮亮完完好好的的，但但由由于于晶晶粒粒之之间间的的结结合合力力丧丧失失，材材料料的的强强度度已基本丧失已基本丧失，严重的会丧失金属声音。，严重的会丧失金属声音。产产生生晶晶间间腐腐蚀蚀的的原原因因一一般般普普遍遍认认为为是是晶晶界界合合金金元元素素的的贫贫化化。就就是是经经过过敏敏化化温温度度的的钢钢，在在晶晶界界析析出出铬铬的的化化合合物物，沿沿晶晶界界就就会会形形成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，沿晶界的贫铬区先发生腐蚀。成贫铬区，在腐蚀介质的作用下，沿晶界的贫铬区先发生腐蚀。不不
41、论论是是奥奥氏氏体体、铁铁素素体体或或双双相相不不锈锈钢钢都都可可能能出出现现晶晶间间腐腐蚀蚀。奥奥氏氏体体和和双双相相不不锈锈钢钢晶晶间间腐腐蚀蚀的的敏敏化化温温度度范范围围是是450450850850，铁素体不锈钢在铁素体不锈钢在850850以上以上。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 2.42.4晶间腐蚀晶间腐蚀2 2）防止晶间腐蚀的途径）防止晶间腐蚀的途径v铬元素含量增大铬元素含量增大，可以降低晶间腐蚀敏感性。，可以降低晶间腐蚀敏感性。v添添加加稳稳定定化化元元素素钛钛和和铌
42、铌，因因钛钛和和铌铌与与碳碳的的亲亲和和力力强强，可可以以生生成成稳稳定定的的NbCNbC和和TiCTiC，避避免免铬铬与与碳碳结结合合，从从而而减减少少晶晶间间贫贫铬区的产生。铬区的产生。v碳碳、氮氮、磷磷、硅硅等等元元素素的的存存在在对对材材料料耐耐晶晶间间辐辐射射都都是是不不利利的的，因此要尽量降低这些元素的含量。，因此要尽量降低这些元素的含量。v热热处处理理时时要要避避免免在在敏敏化化温温度度区区间间停停留留时时间间过过长长，避避免免在在晶晶间碳化物的析出及晶粒粗大化。间碳化物的析出及晶粒粗大化。七、不锈钢的耐腐蚀性能七、不锈钢的耐腐蚀性能 2 2 2 2、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢
43、耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类、不锈钢耐腐蚀性的分类 八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能 基本的冲压成形加工工艺有基本的冲压成形加工工艺有拉深工艺拉深工艺胀形工艺胀形工艺翻边工艺（包括扩孔）翻边工艺（包括扩孔）弯曲工艺弯曲工艺 对应的材料的性能为胀形成形性能、翻边成形性对应的材料的性能为胀形成形性能、翻边成形性能、扩孔成形性能和弯曲成形性能。要了解冲压成形能、扩孔成形性能和弯曲成形性能。要了解冲压成形性能首先要了解冲压成形工艺。性能首先要了解冲压成形工艺。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能1 1 1 1 拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺v拉深是利用专用模具将冲
44、裁拉深是利用专用模具将冲裁或剪裁后所得到的平板坯料或剪裁后所得到的平板坯料制成开口的空心件的一种冲制成开口的空心件的一种冲压工艺方法。压工艺方法。v其特点是板料在凸模的带动其特点是板料在凸模的带动下，可以向凹模内流动，即下，可以向凹模内流动，即依靠材料的流动性和延伸率依靠材料的流动性和延伸率成形，如图成形，如图2 2所示。所示。v宝新生产的宝新生产的304Cu、304Ni8.5和和304Ni9比较适合于这种冲比较适合于这种冲压方式压方式 图图2 2 拉深成形示意图拉深成形示意图 八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能 1 1 1 1 拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺深过程中出
45、现的问题及防止措施深过程中出现的问题及防止措施v起皱及防止措施起皱及防止措施 常常见见的的防防皱皱措措施施是是采采用用压压边边圈圈，把把法法兰兰部部分分压压紧紧在在凹凹模模表表面面上上。另另外外多多道道拉拉深深时时，也也可可用用反反拉拉深深防防止止起起皱皱，左图表示出反拉深情况。左图表示出反拉深情况。v凸耳现象凸耳现象 产生凸耳的原因是毛坯的各向异性，产生凸耳的原因是毛坯的各向异性，是材料不同角度上是材料不同角度上R R值值不同造成的。不同造成的。一般来说加工后的圆形制品有一般来说加工后的圆形制品有4 4个凸耳，个凸耳，R R值低的角度方向，坯值低的角度方向，坯料变厚，筒壁高度较低；料变厚，筒
46、壁高度较低；R R值高的角度方向，坯料厚度变化不大，值高的角度方向，坯料厚度变化不大，筒壁高度较高。凸耳需要用修边工序去除，增加工序而且浪费材料，筒壁高度较高。凸耳需要用修边工序去除，增加工序而且浪费材料，因此不希望发生。因此不希望发生。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能 1 1 1 1 拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺拉深成形工艺差温拉深工艺介绍差温拉深工艺介绍根据不锈钢的特性，再介根据不锈钢的特性，再介绍一种实用的拉深工艺绍一种实用的拉深工艺差温拉深。该工艺的缺点差温拉深。该工艺的缺点是模具昂贵、操作复杂，是模具昂贵、操作复杂，生产率比较低，主要用于生产率比较低，主要用于不锈钢、
47、耐热钢和形状复不锈钢、耐热钢和形状复杂的制品。杂的制品。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能2 2 2 2 胀形成形工艺胀形成形工艺胀形成形工艺胀形成形工艺胀形是利用模具胀形是利用模具强迫坯料强迫坯料厚度减薄和表面积增大厚度减薄和表面积增大，以获取零件几何形状的冲以获取零件几何形状的冲压加工方法。压加工方法。特点是坯料被压边圈压死，特点是坯料被压边圈压死，不能向凹模内流动，完全不能向凹模内流动，完全依靠材料本身的延伸成形。依靠材料本身的延伸成形。宝新宝新304钢种中来自钢种中来自日本日日本日新制钢的原料新制钢的原料比较适合于比较适合于这种冲压方式这种冲压方式。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢
48、的冲压性能3 3 3 3 翻边成形工艺翻边成形工艺翻边成形工艺翻边成形工艺翻边是利用模具把坯料上的孔缘或者外缘翻成竖边的冲翻边是利用模具把坯料上的孔缘或者外缘翻成竖边的冲压加工方法，如左图所示。压加工方法，如左图所示。在圆孔翻边的中间阶段，即凸模下面的材料尚未完全转在圆孔翻边的中间阶段，即凸模下面的材料尚未完全转移到侧面之前，如果停止变形，就会得到右图所示的成移到侧面之前，如果停止变形，就会得到右图所示的成形方式，这种成形方式叫做扩孔，生产应用也很普遍。形方式，这种成形方式叫做扩孔，生产应用也很普遍。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能4 4 4 4 弯曲成形工艺弯曲成形工艺弯曲成形工艺弯
49、曲成形工艺弯曲成形是将板料、棒弯曲成形是将板料、棒料、管料或型材等弯成料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的一定形状和角度零件的成形方法，如左图所示。成形方法，如左图所示。一般的一般的304304薄板都不会薄板都不会产生弯曲开裂现象。产生弯曲开裂现象。430430钢种在板厚较厚时钢种在板厚较厚时容易产生弯曲开裂容易产生弯曲开裂现象。现象。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能5 5 5 5、常见破裂形式、常见破裂形式、常见破裂形式、常见破裂形式 破裂破裂v由于坯料所受拉应力超过由于坯料所受拉应力超过材料强度引起的破裂材料强度引起的破裂。v拉深件的底部和侧壁传力拉深件的底部和侧壁传力区的破裂
50、与胀形件破裂都区的破裂与胀形件破裂都属于属于破裂，拉深破裂一破裂，拉深破裂一般产生在零件侧壁传力区，般产生在零件侧壁传力区，胀形破裂总是出现在变形胀形破裂总是出现在变形区。典型区。典型破裂形态见右破裂形态见右图。图。八、不锈钢的冲压性能八、不锈钢的冲压性能 5 5 5 5、常见破裂形式、常见破裂形式、常见破裂形式、常见破裂形式 破裂破裂由于坯料的伸长变形超由于坯料的伸长变形超过材料的过材料的局部延伸率引局部延伸率引起的破裂起的破裂。伸长类翻边产生的破裂伸长类翻边产生的破裂属于属于破裂，破裂一般破裂，破裂一般产生在孔缘处。产生在孔缘处。典型典型破裂形态见左图。破裂形态见左图。八、不锈钢的冲压性能