金属学第5章不锈钢资料.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈 钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下： ① 具有很高的耐腐蚀性； ② 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； ③ 加热时没有同素异构转变，焊接性好； ④ 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆 倾向，有一定的热强性； ⑤ 不具有磁性； ⑥ 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。 * 5.5.1奥氏体不锈钢的成分特点 奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和8Ni 的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。 Cr+Ni= 18+8=26 耐蚀电位接近n/8定 律中n=2的电位值 具有良好钝化性能 单相奥氏体组织 耐蚀性达到 较高的水平. Cr、Ni再↑, 更为优良 Ti、Nb:稳定K，↑抗晶间腐蚀的能力； Mo: ↑不锈钢钝化作用，↓点腐蚀倾向， ↑钢在有机酸中的耐蚀性； Cu: ↑钢在硫酸中的耐蚀性； Si: ↑钢抗应力腐蚀断裂的能力。 平衡态时为奥氏体+铁素体+碳化物组织， 经过固溶处理后获得了单相奥氏体。 现 象 奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介 质中工作时，在离焊缝不远处会产 生严重的晶间腐蚀。 原 因 在焊缝及热影响区(450~800℃)， 沿晶界析出了K（Cr,Fe）23C6，晶 界附近区域产生贫Cr区（低于1/8 定律的临界值）。 5.5.2 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 * 图5-11晶间腐蚀 图5-10晶间腐蚀贫Cr区示意 敏 化 处 理 在Cr-Ni奥氏体不锈钢中，在450 ~800℃的温度范围内时效处理，可考 察不锈钢晶间腐蚀的敏感性。敏化处 理和敏感性的关系通常用TTS（Time -Temperature-Sensitivation）曲线来 表示，如图5-12所示。 敏化处理后，在金相组织上可看 到碳化物沿着晶界析出。 * 图5-12奥氏体不锈钢产生晶间腐蚀的TTS曲线 曲线1表示钢开始产生晶间腐蚀，曲线2是由于时间充分，晶间腐蚀倾向已不再出现，也就是产生晶间腐蚀现象结束线。曲线包围的区域是产生晶间腐蚀的温度、时间范围。 ? 经强Ti、Nb合金化的不锈钢称为稳定性钢. 这种钢析出K的温度范围 可分成两个区域，如图5-13 。 曲线1表示析出M23C6型K 的富Cr区域，曲线2是产生晶间腐蚀的区域，曲线3表示析出MC型K的区域。 ? 在仅有MC型K析出的区域，没有晶间腐蚀倾向。 图5-13奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出 * 为防止A不锈钢的晶间腐蚀，可采取以下措施： （1）降低钢中的含C量； （2）加入Ti、Nb，析出特殊K，稳定组织； （3）进行1050~1100℃的固溶处理，保证Cr含量； （4）对非稳定性A不锈钢进行退火处理，使A成 分均匀化 ，消除贫Cr区;（稳定化处理？） （5）对稳定性钢，通过退火热处理（稳定化处理） 形成Ti、Nb的特殊K，以稳定固溶体中Cr含量， 保证含Cr量水平. * 5.5.3奥氏体不锈钢的热处理15 固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般 为1050~1150℃，比较常用1050~1100℃。为了保证 高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。 一般情况下，多采用水冷。 固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。 由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有 最高的耐蚀性能。 * 图5.14奥氏体不锈钢的固溶处理和稳定化退火工艺 * 稳 定 化 处 理 也称为稳定化退火。这种处理只是 在含Ti、Nb的A不锈钢中使用。合理 选择稳定化处理的温度和时间，→获 得最佳的效果。 一 般 原 则 高于Cr23C6的溶解温度而低于TiC的 溶解温度。通常采用850~950℃，保温 2~4h后空冷，如图5-14所示。在稳定化 退火过程中，能将Cr23C6转变为TiC， →彻底消除晶间腐蚀倾向。 * 5.5.4锰氮奥氏体不锈钢 由于Ni在全球都是稀缺资源，为了节省Ni，我国研制了很多节Ni和无Ni的奥氏体不锈钢。大约有三种： Cr-Mn，以Mn代Ni; Cr-Mn-N，以Mn，N代Ni; Cr-Mn-Ni-N，以Mn，N代替部分Ni. 图5-15Fe-Cr-Mn（0.1%C）650℃ 时等温截面 * 氮含量受到溶解度的限制，一般的氮含量在0.3~0.5%以下。 用Mn，N完全代替Ni，很难得到单一的A，但钢中少加点Ni就能得到单相A组织。 代表：12Cr18Mn8Ni5N