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第六章 不锈钢(STAINLESS STEELS) 不锈钢概述 定义：在自然环境或一定介质中具有耐腐蚀性的钢种。 不锈钢的主要性能指标：耐蚀性 使用不锈钢的目的： 提高材料耐蚀性， 减少消耗， 延长使用寿命 第一节 金属的腐蚀与防护 一、金属的化学腐蚀和电化学腐蚀 腐蚀：金属和合金由于外部介质的化学作用和电化学作用而引起的破坏。分为化学腐蚀和电化学腐蚀 1.化学腐蚀：金属在腐蚀过程中没有电流流动，腐蚀产物在 金属表面产生，如金属的高温氧化。 2.电化学腐蚀：腐蚀过程中有电流流动 产生条件（1）金属各部位或不同金属间存在电极电位差； （2）电极电位不同的金属相接触或中间连接； （3）各部位金属在同一电介质溶液中，且电介质 相互联通。 二、 金属腐蚀破坏的基本类型 均匀腐蚀 晶间腐蚀 点蚀 应力腐蚀 磨损腐蚀 腐蚀疲劳 第二节 对不锈钢性能要求及影响其耐蚀性因素 一、 不锈钢工作条件及对性能的要求 1.工作环境： 宇航，海洋，石化，动力等等环境中许多设备长期在腐蚀环境介质中工作，腐蚀是主要的失效原因之一。 2.性能要求： （1）对具体使用环境，应具有尽可能高的耐蚀性 某些不锈钢在特定的介质中耐蚀，在其他的介质中可能不耐蚀 （2）力学性能要求 （3）工艺性能要求 良好的冷热成型，焊接性能等 二、 工作介质对不锈钢耐蚀性的影响 金属的耐蚀性与工作介质的种类、浓度、温度、压力等有关 1.氧化性介质 （HNO3）该介质含氧量较高，容易在钢表面形成钝化膜。 2. 非氧化介质 （H2SO4，HCl，有机酸等） 介质含氧量低，钝化膜不易形成，甚至不能钝化。 三、 提高不锈钢耐蚀性途径 提高电极电位 使金属表面钝化 使钢获得单相组织，并有均匀的化学成分，和高的纯净度 1.合金元素对不锈钢的钝化的影响 钝化：某些金属在特定的环境下表面失去金属活性，呈现与惰性金属相似的特性 钝化机制：金属表面与周围介质生产一层极薄的氧化膜（钝化膜），作为金属与介质之间的一个屏障，降低金属的腐蚀 钝化的作用：使金属在一定条件下，阳极反应受阻，从而提高耐蚀性 常用的钝化元素：Cr，Al，Si(Mo， Cu) 2 合金元素对Fe电极电位的影响 一般讲，金属固溶体的电极电位比化合物低，所以在腐蚀过程中，金属固溶体作为阳极被优先腐蚀。 1）提高Fe基体的电极电位可提高耐蚀性 2） Cr对Fe基体的电极电位影响的n/8规律 Fe基固溶体的电极电位随Cr含量达到Cr/Fe摩尔比的1/8,2/8,3/8…n/8时，Fe的电极电位会发生跳跃式升高，腐蚀显著减弱的现象 12.5%摩尔比＝12.5×52/(12.5×52+87.5×55.8） ＝ 11.7％重量比 …… ＝23.7％重量比 …… ＝35.9％重量比 因此，11.7％是不锈钢Cr的最低含量，但由于钢中有C的缘故，一部分碳与Cr形成碳化物，为使固溶体中的Cr量不少于11.7％，实际不锈钢中含Cr量不低于13％。 3 合金元素对不锈钢基体组织的影响 不锈钢的基体组织是获得所需力学性能和良好耐蚀性的保证，使钢在室温下得到单相组织（A，F），就可以减少微电池的数量，提高耐蚀性。 合金元素影响： 1) 一类是扩大奥氏体形成元素：C，N，Mn，Ni ,Cu等 2) 一类是F形成元素：Cr，Si，Ti，Nb，Mo等 第三节、 不锈钢分类 按耐蚀性分类 按金相组织分类 按化学成分分类 一、按耐蚀性分类 按平均腐蚀深度或腐蚀失重来评级和分类： 二、按金相组织分类 按不锈钢在900-1100℃加热并在空气中冷却后的基体组织分类： 铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢 马氏体不锈钢 F－A双相钢 沉淀硬化不锈钢 F形成元素占优势：F 奥氏体形成元素占优势：A 奥氏体形成元素不足不以使马氏体转变 Ms点降至室温以下： M   …… …… (F-M， A-M) 三、按化学成分分类 Cr不锈钢 Cr-Ni不锈钢 Cr-Mn-