第5章不锈钢和耐热钢.pptx

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 2 3 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