工业用钢教学课件PPT.ppt

一、使用条件及材料设计原则 提高性能的措施： （1）获得单相的均匀的金相组织。大于9％的Ni可获得单相奥氏体组织。 （2）加入合金元素提高金属基体的电极电位。即铬原子含量为n／8时电位发生突变而升高。加入13％铬时钢中铁素体电极电位由－0.56V提高到+0.2V，金属腐蚀速率大大减小，抗蚀性大大提高。 （3）形成致密保护膜如氧化膜(又称钝化膜)，防止进一步腐蚀。如Cr、Al、Si等在材料表面形成致密的氧化膜Cr2O3、A12O3、SiO2等。 （4）提高极化能力。使极化曲线具有稳定钝化区。 二、不锈钢中的合金化 不锈钢常加入的合金元素有铬、镍、钛、钼、钒、铌等。 1、铬：最重要的必加元素。提高铁素体电位，形成致密氧化膜；在一定成分下也可获得单相铁素体组织（17％）；强烈提高铁的极化能力，使钝化区扩大及在钝化区的腐蚀电流强度降低。 2、镍：不锈钢中另一主要元素，扩大奥氏体区元素，形成单相固溶体；提高材料电极电位；镍与铬常配合使用，提高耐蚀性。 3、锰、氮：奥氏体化元素，可部分代替镍。2％的锰可以代替1％的镍，以氮代镍的比例为0.025：1。 4、钼：可增加钢钝化能力，扩大钝化介质范围；提高基体的电极电位，提高钢在还原性介质中的耐蚀性和抗晶间腐蚀能力。 5、铜：奥氏体形成元素。可提高不锈钢在非氧化性酸中的抗蚀能力。 6、铌、钛：强碳化物形成元素，降低钢的晶间腐蚀倾向。 7、碳：扩大奥氏体区元素，易形成碳化物，加剧腐蚀；若碳化铬沿晶界析出，易发生晶间腐蚀。所以，多数不锈钢的含碳量为0．1％～0．2％。 三、常用不锈钢 不锈钢按正火(供应)状态组织可分为：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、双相不锈钢及高强度不锈钢。 1、马氏体型不锈钢 （1）典型牌号：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等，铬含量12％～18％。耐蚀性足够高。 1Cr13、2Cr13钢耐蚀性较好，主要用作耐蚀结构零件，如汽轮机叶片。 3Cr13、4Cr13钢强度和耐磨性提高，主要用作手术器械及刃具。 （2）热处理： 用作弹簧元件时进行淬火+中温回火处理。用作结构件时调质处理。 如1Cr13、2Cr13。 用作医疗器械量具时进行淬火+低温回火处理；例如3Cr13、4Cr13。 2、铁素体型不锈钢 典型钢号：Cr17型。由于铬含量高，钢为单相铁素体组织。耐蚀性比Cr13型钢更好。 在退火或正火状态下使用。强度较低、塑性很好，耐蚀性要求很高。 例如化工设备、容器和管道、食品工厂设备等。 3、奥氏体型不锈钢 典型钢种：Cr18Ni9型(18—8型)。这类不锈钢含碳量很低，在0.1％左右。含碳量越低，耐蚀性越好。钢中常加入Ti或Nb，防止晶间腐蚀。 （1）固溶处理：将钢加热至10500C～11500C，使碳化物充分溶解，然后水冷，获得单相奥氏体组织，提高钢的耐蚀性(避开出现晶界沉淀和发生晶间腐蚀的曲线区间)。 （2）稳定化处理：用于含钛或铌的钢，在固溶处理后进行。 防止晶间腐蚀：将钢加热到850 ℃ ～880 ℃ ，使铬的碳化物完全溶解，而钛的碳化物不会完全溶解，然后缓慢冷却，让溶于奥氏体的碳化钛充分析出。这样，碳几乎全部形成碳化钛，不再形成碳化铬。 （3）消除应力退火：加热到300 ℃ ～350 ℃ ，消除冷加工应力；850 ℃以 上，消除焊接残余应力。 4、双相不锈钢 是约50％奥氏体和约50％铁索体的不锈钢，最低相比例应大于30％。 （1）双相不锈钢具有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢两者的优点：奥氏体不锈钢优良的韧性、焊接性。铁素体不锈钢较高强度和耐应力腐蚀性。 （2）在炼油、石化、化工、化肥等方面应用：00Crl8Ni5Mo3Si2、00Cr20Ni5Mo3、00Cr25Ni6Mo3N、00Cr22Ni5Mo3N、00Cr25Ni7Mo3WCuN等。耐应力腐蚀、耐孔蚀和缝隙腐蚀、耐腐蚀疲劳和耐磨损腐蚀的钢种。 （3）宇航工业关键部件：1Cr21Ni5Ti、0Cr21Ni5Ti。 5、高强度不锈钢 沉淀硬化系不锈钢：目前可以生产18个钢种的高强度不锈钢，强度级别从800MPa～1800MPa，在工业大气、海洋大气以及海水中具有足够的耐蚀性。主要在航空、航天、海洋开发等领域应用。 四、不锈钢发展趋势 1、发展新钢种。不断完善具有我国特色的不锈钢系列。重点开发的品种有超耐弹力衰减、超高疲劳强度、高耐磨性马氏体时效不锈钢、相变诱导塑性高强度不锈钢、超塑性沉淀硬化不锈钢和软磁性马氏体时效不锈钢等。 2、采用新工艺、新技术。例如，采用超高纯精炼技术、无缺陷连铸技术