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第5章不锈钢和耐热钢讲述
金属材料工程概论
主 编 刘宗昌 任慧平 郝少祥
教 师 陈召松
电 话 1
本教材主要内容
第一章 材料在国民经济中的地位
第二章 金属材料导论
第三章 金属材料的生产及加工
第四章 金属结构材料
第五章 不锈钢和耐热钢
第六章 金属耐磨材料
第七章 金属功能材料
第八章 亚稳态材料
第九章 铸铁
第十章 有色金属及合金
第十一章 非金属材料
第十二章 金属整合系统
第十三章 材料科学基础理论知识
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5.1 金属的腐蚀
5.2 常用不锈钢
5.3 抗氧化钢
5.4 热强钢
5.5 气阀钢
带着问题:
1.铬在不锈钢对于耐蚀性的影响?
2.常用不锈钢主要有哪些?
3.什么是抗氧化钢?什么是热强钢?
第五章 金属结构材料
5.1 金属的腐蚀
5.1 金属的腐蚀
材料腐蚀定义:
材料受环境介质的化学作用、电化学作用而遭受破坏且功能退化的现象。
据统计:1975年美国因金属腐蚀造成的经济损失约为700亿美元,占当年国民经济生产总值的4.2%;全世界每年由于金属腐蚀造成的钢铁损失约占当年钢产量的10%~20%等等。
常见腐蚀现象:
铁制品生锈
铝制品表面出现白斑
铜制品表面发绿
银器表面变黑
思考:金属腐蚀都是有害的?
错,可以应用腐蚀进行电化学加工、制备信息硬件的印刷线路等。
腐蚀的分类
根据腐蚀机理分为:
化学腐蚀
电化学腐蚀
根据环境介质的不同分为:
气体腐蚀(化学腐蚀,通常指高温金属腐蚀)
非电解质溶液腐蚀
大气腐蚀(电化学腐蚀,有水形成微电池)
土壤腐蚀
电解质溶液腐蚀
5.1 金属的腐蚀
先来看一个实验
在干净的铁表面上,滴上一滴加有酚酞和铁氰化钾的食盐水
现象:
一段时间后,食盐水水滴外围变红,盐水滴中间出现棕黄色沉淀
原因:
盐水滴中间和边缘由于水滴厚度不同,氧气浓度中间低,边缘高,形成氧浓差电池
中间作为阳极:
边缘阴极:
大部分金属的腐蚀属于电化学腐蚀
实验分析:
通过这个实验,我们可以发现,当两种电极电位不同的金属相互接触,并且有电解质存在时,便形成微电池,使得电极电位较低的金属成为阳极不断被腐蚀。
同一合金中,如果存在不同相,也可能产生电化学腐蚀,例如钢的珠光体组织,珠光体由铁素体和渗碳体两相组成,当有电解质溶液存在时,铁素体作为阳极被腐蚀。
通过实验我们可以知道,提高金属耐蚀性方法:
1.尽量使合金形成单相组织
2.提高合金本身电极电位
5.1 金属的腐蚀
实践证明,钢中加入大量铬、镍等元素,可以形成不锈钢
原因
1.铬能在金属表面形成一层致密的氧化膜
2.铬能提高铁素体、奥氏体、马氏体的电极电位
3.铬与镍可以形成单相铁素体和奥氏体,有效避免微电池的形成。
不锈钢、耐热钢命名方法:
①碳含量以千分之几表示
②若钢中碳含量≤0.03%,钢号前冠以00;若钢中碳含量≤0.08%,钢号前冠以0
③钢中合金元素以百分之几表示。
5.2 常用不锈钢
奥氏体不锈钢
应用最广泛的不锈钢,约占不锈钢总产量的三分之二。
属铬镍钢,碳含量很低,为0.08%-0.15%;铬、镍含量很高,分别为15%-24%和3.5%-22%.具有良好的耐蚀性和耐热性,此外还有高的塑性、可焊性、韧性、无磁性等。
碳含量很低,防止析出碳化物
镍,扩大γ相区,获得单相奥氏体
铬,提高钢的电极电位,又在钢表面生成致密氧化膜。
常见:
不锈钢按组织可分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢、沉淀硬化型不锈钢等,前三种不锈钢最常用。
奥氏体不锈钢在450~480℃时,在晶界析出碳化物 ,从而使晶界附近铬含量降低,这样晶界附近就容易腐蚀,这种腐蚀成为晶间腐蚀。
如何防止晶间腐蚀?
降低C含量
进行固溶处理
加入强碳化合物形成元素钛、铌等
5.2 常用不锈钢
铁素体不锈钢
一般碳含量低于0.12%,铬含量为11.5%-32%,为高铬不锈钢
由于铬元素对γ区的影响,这类钢为单相铁素体组织,从室温加热到1100℃,其组织也显著变化。
具有抗大气腐蚀和耐酸能力强,也具有良好的高温抗氧化性,塑性和焊接性均较马氏体不锈钢好。
常用铁素体不锈钢
①Cr13型:如0Cr13、0Cr13Al、0Cr11Tideng ,用作耐热钢如汽车排气阀。
②Cr16~19型:如Cr17、Cr17Ti等,可耐大气、淡水、稀硝酸等介质腐蚀。
③Cr25~28型:如Cr25、Cr28Mo4等,使耐强酸腐蚀介质的耐腐蚀钢。
5.2 常用不
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