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不锈钢和耐热钢的金相组织及检验 中级班 不锈钢及其金相检验 不锈钢——在空气和弱腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢 耐酸钢——在酸、盐溶液等强腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢 统称不锈耐酸钢，简称不锈钢 金属腐蚀概念 化学腐蚀：金属和周围介质发生化学反映而使金属损坏的现象。（不产生电流） 电化学腐蚀：金属与电解质溶液构成微电池而引起的腐蚀。 提高金属抗蚀性的途径： 加入Cr、Ni、Si等合金元素，使钢在室温下得到单相的固溶体 加入的Cr、Ni等合金元素使钢表面形成致密的氧化物防护膜 减少或消除钢中存在的应力、组织和成分不均匀现象 不锈耐酸钢的分类 铁素体钢、马氏体钢、奥氏体钢、沉淀硬化钢 马氏体不锈钢 基本成分：Cr：12～17％ C：0.1～1.0％ Ni：0～4％ Cr13钢： 退火组织：铁素体＋碳化物 经锻造、焊接后，为改善加工性能及防止开裂，进行去应力退火 Cr13钢 0Cr13、1Cr13淬火温度：1000 ℃ ～1050℃，组织为马氏体＋少量δ铁素体，650 ℃回火后，组织为回火索氏体＋铁素体 2Cr13钢，淬火温度：980～1000 ℃，经1050 ℃油淬后，组织为马氏体＋少量残余奥氏体，经650 ℃回火后，组织为索氏体 3Cr13、4Cr13，淬火温度一般为1050℃～1100 ℃，淬火组织为马氏体＋未溶碳化物，回火后组织为索氏体＋碳化物 奥氏体不锈钢 基本成分为：Cr：18～25％，Ni：8～20％，低碳及少量钼、铌、钛等 18-8型不锈钢：抗大气腐蚀、在强腐蚀型环境中工作。 常用热处理：固溶处理、稳定化处理、消除应力处理、敏化处理等 固溶化处理：加热至1000℃～1100 ℃，使碳化物全部溶于奥氏体中，然后快冷至室温，可得均以奥氏体组织，称为固溶处理 稳定化处理：18-8型不锈钢加入钛和铌后，经过稳定化处理，使TiC、NbC细小析出， Cr23C6完全溶解，可消除晶界腐蚀。稳定化处理温度为略高于Cr23C6 的溶解温度，大于850℃。 消除应力退火：目的是消除冷加工或焊接后的残余应力。 晶界腐蚀和敏化处理： Cr23C6 的沿晶界析出，使得周围区域贫铬，则该区域抗腐蚀能力降低，易发生晶界腐蚀。 防止措施：减少含碳量、加入钛、铌。 重新固溶处理。 铁素体不锈钢 成分为Cr15％～30％，含碳量低，含有少量钼、铌等，无镍 1Cr17钢 加热到900℃后空冷的组织为铁素体＋碳化物。 淬火后组织为铁素体＋低碳马氏体 铁素体不锈钢在加热冷却时不发生相变，所以不能采用热处理来强化。 400～550℃内长时间加热，耐蚀性下降，出现脆化。加热至600 ℃，保温一小时后快冷可消除 900 ℃以上加热，晶粒会涨大，且不能细化，需控制温度。 沉淀硬化不锈钢 基本成分为Cr：14～17％，Ni≤7％及少量钼、铝、铜等。 固溶处理后组织为奥氏体＋少量铁素体 热处理工艺有：固溶处理、调整处理、时效处理。 固溶处理：所得组织为奥氏体＋少量δ铁素体，δ铁素体含量控制在5～15％ 调整处理：目的是为了获得必要数量的马氏体，从而使钢强化 时效处理：目的是使残余奥氏体变成马氏体，及从马氏体中析出高度弥散分布的金属间化合物。 δ铁素体和σ相 δ铁素体是在高温区域形成的相，形成原因是加热温度过高，停留时间过久，化学成分波动或形成铁素体与奥氏体的元素达不到平衡等原因而形成。 δ铁素体过高会影响力学性能，常需控制含量 测量方法有：比较法，重量法 σ相：是一种Fe、Cr原子比例相等的FeCr金属间化合物，性能脆且硬 沿晶分布时，钢的塑性显著下降，若单独分散分布，则有一定强化效果 耐热钢的金相组织及检验 在高温下具有高的抗氧化性能和较高强度的钢称为耐热钢。 分为：抗氧化钢、热强钢 按显微组织可分为：珠光体耐热钢、马氏体耐热钢、奥氏体耐热钢 珠光体耐热钢 适合300～500℃内长期使用。 热处理一般采用正火及高温回火，组织为索氏体。 12CrMoV:原始组织为珠光体＋铁素体 经970℃～1020 ℃保温1h，空冷后740 ℃保温3h，回火后显微组织为回火贝氏体＋细珠光体＋铁素体 马氏体耐热钢 主要是中碳硅耐热钢和中碳硅铬钼耐热钢 4Cr9Si2： 退火组织为铁素体＋均匀分布的细颗粒碳化物 经1020～1040加热油淬后，组织为马氏体＋少量颗粒状碳化物 经700～780回火处理后，组织为保持马氏体位向的回火索氏体 4Cr10Si2Mo钢 加Mo后钢的晶粒细化降低了钢的回火脆性 退火后组织为：珠光体＋碳化物 淬火后组织为：马氏体， 回火后组织为：保持马氏体位向的回火索氏体 奥氏体耐热钢 4Cr