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太钢技术中心 不锈钢知识讲座 2007年3月 提纲 ◆不锈钢的基本知识 ◆不锈钢的选材 ◆不锈钢的应用 铬 决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。 含铬钢在氧化介质中能很快在其表面形成一层致密的富铬氧化膜，该氧化膜能防止金属基体的进一步氧化。 铬是铁素体形成元素。 镍 在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的。 镍在钢中是形成奥氏体的元素。 镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。但只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，能够提高表面氧化膜的稳定性，从而使钢具有耐一些还原性介质的性能。 镍可提高韧性和延展性，这就使之更容易加工、制造和焊接。 碳：是强奥氏体形成元素，可显著提高钢的强度，但钢中含碳量越高塑性越差，另外碳对耐腐蚀性也有不利的影响。 氮：是强奥氏体形成元素，可显著提高钢的强度。但是对不锈钢的时效开裂影响较大，因此在冲压用途的不锈钢中要严格控制氮含量。在奥氏体和双相不锈钢中，氮可提高抗点蚀能力并减少金属间相（б）在高温或焊接时析出的机会。 锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大。 硅：硅是铁素体形成元素，硅还能够提高钝化膜的抗氧化性能； 钼：能阻止奥氏体加热时的晶粒长大，减小钢的过热敏感性；另外钼元素能使钝化膜更致密牢固，从而有效提高不锈钢的耐Cl-腐蚀性，改善点蚀和缝隙腐蚀的抵抗能力； 铌、钛：钛和铌能优先与碳和氮结合形成碳化物和氮化物，这样就可以改善高温强度性能并阻止铬的碳化物的形成，能提高钢的耐晶间腐蚀能力。铌对高温蠕变断裂强度也会有一定的改善。但碳化钛对不锈钢的表面质量有不利影响。 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会产生不利影响。硫可以改善钢材的机械切削加工性能。 铜：铜的加入可以提高对还原性酸的抗酸能力，特别是对硫酸，主要是Cu促进MoO的形成，提高膜的质量。铜的大量加入（3-4%）可生成一种具有低加工硬化率的合金，而且易于成形。 其它元素：铝和稀土元素的加入可以改善抗氧化性能。 不锈钢基本知识----物理性能 不锈钢基本知识----物理性能 不锈钢基本知识----物理性能 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 不锈钢是一种较耐腐蚀的钢，但不是绝对不生锈的钢，到目前为止没有发明在任何条件下均不被腐蚀的钢，因此具体的钢种是适应在一定的的使用环境中使用。 不锈钢的耐腐蚀原理为：在钢的表面铬与氧结合生成Cr2O3钝化膜，这种钝化膜结构致密、稳定，厚度1—6nm。是金属基体的保护膜，并且随着钢中铬含量的增加，钝化膜的厚度和强度也会相应增加。 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 均匀腐蚀---接触腐蚀介质的表面全部产生腐蚀的现象。 点腐蚀—指在金属材料表面大部分不腐蚀或腐蚀轻微，而 分散分布发生高度的局部腐蚀。 缝隙腐蚀—在金属构件缝隙处发生斑点状或溃疡形的宏观腐蚀，是局部腐蚀的一种。 晶间腐蚀—一种有选择性的腐蚀破坏，发生在显微组织晶界并向金属材料内部深入。 应力腐蚀—金属在某种特定的环境和水平应力的共同作用下，以裂纹扩展方式发生的与腐蚀有关的断裂。 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 应力腐蚀（SCC）是指金属和合金在腐蚀介质和拉应力的同时作用下引起的金属破裂。应力腐蚀的机理是拉伸位错滑移造成的膜破裂、金属溶解、再钝化、再滑移不断反复的过程，直到金属发生断裂。 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 金属与金属或金属与非金属之间所构成的缝隙内，再钝化需要的氧的移动受到了阻碍，钝化膜在介质作用下溶解而得不到补充，腐蚀产物经过水解而酸化，进一步加深腐蚀，这种腐蚀称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀常发生在不锈钢设备的连接处。 不锈钢基本知识----耐腐蚀性能 完全耐蚀： ＜0.001 mm/a 1 很耐蚀： 0.001-0.005 2 0.005-0.010 3 耐蚀： 0.010-0.050 4 0.050-0.100 5 尚耐蚀： 0.100-0.500 6 0.500-1.000 7 欠耐蚀：