不銹鋼基礎(chǔ)知識(shí)普及第一章不銹鋼發(fā)展簡史20世紀(jì)初，冶金學(xué)家基于對(duì)鉻在鋼中作用的深入認(rèn)識(shí)，發(fā)明了不銹鋼，結(jié)束了鋼必然生銹的時(shí)代。從不銹鋼的發(fā)明到工業(yè)應(yīng)用大約經(jīng)歷了十年．1904-1906年法國人Guillet首先對(duì)Fe-Cr-Ni合金的冶金和力學(xué)性能進(jìn)行了開創(chuàng)性的基礎(chǔ)研究；1907-1911年，法國人Portevin和英國人Gissen發(fā)現(xiàn)了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐蝕性并完成了Guillet的研究工作；1908—1911年德國人Monnartz揭示了鋼的耐蝕性原理并提出了鈍化的概念，如臨界鉻含量，碳的作用和鉬的影響等。隨后，在歐洲和美國，鋼的不銹性的實(shí)用價(jià)值被確認(rèn)，工業(yè)不銹鋼牌號(hào)相繼問世。1912?1914年，Brearley發(fā)明了含12-13%Cr的馬氏體不銹鋼并獲得專利；1911-1914年，美國人Dant-sizen發(fā)明了含14-16%Cr,%~%C的鐵素體不銹鋼;德國人Maurer和Strauss發(fā)明含%C,15-20%Cr,<20%Ni的奧氏體不銹鋼，此后，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了著名的18-8型不銹鋼％C-18%Cr-8%Ni)。在實(shí)際應(yīng)用中，高碳奧氏體不銹鋼出現(xiàn)了嚴(yán)重的晶間腐蝕問題，在Bain提出了關(guān)于晶間腐蝕貧鉻理論之后，于30年代初期，在18-8型不銹鋼的基礎(chǔ)上發(fā)展了含鈦、鈮的穩(wěn)定化型奧氏體不銹鋼，即AISl321和AISl347。在此時(shí)期還發(fā)明了鐵素體-奧氏體雙相不銹鋼，并提出了超低碳(CW%)不銹鋼的概念，限于當(dāng)時(shí)的冶金裝備和工藝水平未能在工業(yè)中應(yīng)用。早在1934年美國人Folog獲得了沉淀硬化不銹鋼專利，40?50年代，馬氏體，半奧氏體沉淀硬化不銹鋼用于軍事和民用工業(yè)。這類鋼以美國鋼公司(U.S.Steel)成功地生產(chǎn)StainlessW為起點(diǎn)。另外，為了節(jié)省鎳資源又開發(fā)了以錳代鎳的Cr-Ni-Mn-N系不銹鋼，即美國的AISl200系鋼種。第二次世界大戰(zhàn)后，隨著化肥工業(yè)和核燃料工業(yè)的發(fā)展，極大地刺激了不銹鋼的研究和開發(fā)，同時(shí)由于氧氣煉鋼的出現(xiàn)，1947年超低碳類型不銹鋼開始商品化。50年代中期，開發(fā)了耐蝕性優(yōu)良的高性能不銹鋼。60年代后期，馬氏體時(shí)效不銹鋼、TRIP(TransformationInducedPlasticity)不銹鋼、C+NW150Ppm的高純鐵素體不銹鋼相繼出現(xiàn)。近20年來，由于各種局部腐蝕破壞事故的不斷出現(xiàn)，加以化學(xué)加工工業(yè)不斷采用新型催化劑和新工藝，在原有不銹鋼的基礎(chǔ)上，發(fā)展了耐應(yīng)力腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕、耐腐蝕疲勞等專用不銹鋼，如雙相不銹鋼、高鉬不銹鋼、高硅不銹鋼等。為適應(yīng)深沖成型和冷墩成型的需要還開發(fā)了易成型的專用不銹鋼品種。至今為止，已經(jīng)形成了完整的不銹鋼鋼種系列。自20世紀(jì)60年代末期以來，生產(chǎn)各種不銹鋼的精煉設(shè)備和連鑄設(shè)備陸續(xù)投產(chǎn)，在全世界范圍內(nèi)，已完成了用鈦穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼向低碳、超低碳奧氏體不銹鋼過渡，將不銹鋼生產(chǎn)水平推向一個(gè)嶄新的歷史階段。我國不銹鋼生產(chǎn)起步較晚，工業(yè)化生產(chǎn)開始于1952年。用電弧爐大量生產(chǎn)不銹鋼系在1949年以后，早期先生產(chǎn)Cr13型馬氏體不銹鋼，掌握生產(chǎn)技術(shù)后，大量生產(chǎn)18-8型Cr-Ni奧氏體鋼，例如1Cr18Ni9Ti，則始于1952年。隨后，為適應(yīng)國內(nèi)化學(xué)工業(yè)發(fā)展的需要，又開始生產(chǎn)含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。為了節(jié)約貴重元素鎳，自1959年起開始仿制以Mn、N代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N,1958年向AISI204鋼中力口入Mo2%-3%，研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo),用于全循環(huán)法尿素生產(chǎn)裝置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。50年代末到60年代初，開始工業(yè)試制1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等無鎳鐵素體不銹鋼，并開始研究耐發(fā)煙硝酸腐蝕的高硅不銹鋼1Cr17Ni14Si4ALTi(相當(dāng)于蘇聯(lián)牌號(hào)30654),此鋼種實(shí)際上是一種a+丫雙相不銹鋼。60年代開始，由于國內(nèi)化工、航天、航空、原子能等工業(yè)發(fā)展的需要以及采用電爐氧氣煉鋼技術(shù)，一大批新鋼種，如17-4PH,17-7PH,PH15-7M。等沉淀硬化不銹鋼，含CW%的超低碳不銹鋼00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及無Ni的Cr-Mn-N不銹鋼1Cr18Mn14Mo2N(A4)相繼研制成功并投入了生產(chǎn)。70年代起，為解決化工、原子能工業(yè)中所出現(xiàn)的18-8型Cr-Ni鋼的氯化物應(yīng)力腐蝕問題，一些a+yCr-Ni雙相不銹鋼相繼研制完成并正式生產(chǎn)和應(yīng)用，主要鋼號(hào)有1Cr21Ni5Ti、00Cr26Ni6Ti、00Cr26Ni7Mo2Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)ff00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。00Cr18Ni6Mo3Si2Nb是為了解決瑞典牌號(hào)3RE60焊后易出現(xiàn)單相鐵素體組織，導(dǎo)致耐蝕性和韌性下降而發(fā)展的含N、Nb的a+丫雙相不銹鋼。到80年代，為解決氯化物的點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕破壞又研制和仿制了含N的第二代a+丫雙相不銹鋼，如00Cr22Ni5Mo2N、00Cr25Ni6Mo3N和00Cr25Ni7Mo3WCuN等，不僅使我國的雙相不銹鋼形成了系列，而且還深入研究了它們的組織和性能以及N在雙相不銹鋼中的作用機(jī)制。70年代以來，我國不銹鋼材料研究工作的其它重要進(jìn)展有：研制了高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的馬氏體時(shí)效不銹鋼并投入工業(yè)試制與應(yīng)用；采用真空感應(yīng)爐、真空電子束爐和真空自耗爐冶煉并批量生產(chǎn)了C+NW150-250Ppm的高純鐵素體不銹鋼00Cr18Mo2、00Cr26Moi和00Cr30Mo2；含Mo量三％的高M(jìn)o和高M(jìn)o含N的Cr-Ni奧氏體不銹鋼，例如研制成功、00Cr18Ni18Mo5（N）、00Cr25Ni25Mo5N等并在化工、石化和海洋開發(fā)等領(lǐng)域中獲得了應(yīng)用；在解決濃硝酸腐蝕和固溶態(tài)晶間腐蝕方面，研制了00Cr25Ni20Nb和幾種超低碳高硅不銹鋼，80年代以來，超低碳并對(duì)鋼中磷含量和a相量嚴(yán)加控制的尿素級(jí)不銹鋼00Cr18Ni14Mo2和00Cr25Ni22Mo2N兩種牌號(hào)研制完成，它們的板、管、棒材、鍛件以及焊接材料均在大中型尿素工業(yè)中得到了應(yīng)用，取得了滿意的結(jié)果；由于一些特殊鋼廠陸續(xù)建成冶煉不銹鋼的爐外精煉設(shè)備，例如AOD（氬氧精煉爐）、VOD（真空氧精煉爐）等并已投產(chǎn)，我國不銹鋼的冶煉技術(shù)上了一個(gè)新臺(tái)階。它不僅使低碳、超低碳不銹鋼的生產(chǎn)變得輕而易舉，而且使不銹鋼的內(nèi)在質(zhì)量提高，成本降低。由于含Ti的18-8型Cr-Ni奧氏體鋼存在一系列缺點(diǎn)，美、日等工業(yè)先進(jìn)國家早在60年代便已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由含Ti不銹鋼到普遍采用低碳、超低碳不銹鋼的過渡，而我國是在1985—1990年間才大力進(jìn)行低碳、超低碳不銹鋼的開發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用，取得了一些可喜的進(jìn)展，例如1988年底我國低碳、超低碳18-8型不銹鋼產(chǎn)量已占我國不銹鋼產(chǎn)量的10%左右。但與不銹鋼生產(chǎn)、應(yīng)用的先進(jìn)國家相比（例如日、美等國含Ti的18-8型Cr-Ni鋼僅占不銹鋼產(chǎn)量的％左右），還存在著很大的差距。80年代，我國還開展了控氮（N%一%）和氮合金化（N>%）Cr-Ni奧氏體不銹鋼的研制工作。試驗(yàn)表明，氮在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼中是一種無價(jià)且非常有益的合金元素。對(duì)氮的強(qiáng)化作用，降低鋼的晶間腐蝕敏感性，改善鋼的耐蝕性，特別是改善鋼的耐點(diǎn)蝕等方面的機(jī)理，正在進(jìn)行深入的研究工作。幾種控氮和氮合金化的Cr-Ni奧氏體不銹鋼已結(jié)合工程需要投入了批量生產(chǎn)和應(yīng)用。第二章不銹鋼的概念不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的簡稱。在冶金學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域中，依據(jù)鋼的主要性能特征，將含鉻量大于%，且以耐蝕性和不銹性為主要使用性能的一系列鐵基合金稱作不銹鋼。通常對(duì)在大氣、水蒸汽和淡水等腐蝕性較弱的介質(zhì)中不銹和耐腐蝕的鋼種稱為不銹鋼；對(duì)在酸、堿、鹽等腐蝕性強(qiáng)烈的環(huán)境中具有耐蝕性的鋼種稱為耐酸鋼。兩個(gè)鋼類因成分上的差異而導(dǎo)致了它們具有不同的耐蝕性,前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不銹性。不銹鋼的定義：含銘量為％以上的鐵基合金稱為不銹鋼。不銹鋼最基本的特性：是它在大氣條件下的耐銹性和在各種液體介質(zhì)中有耐蝕性。這一特性與鋼中的銘含量有直接關(guān)系，隨著銘含量的提高而增強(qiáng)。當(dāng)銘含量達(dá)到％以上時(shí)鋼的這一特征發(fā)生突變，從易生銹到不銹，從不耐蝕到耐腐蝕,見圖2-1和圖2-2。而且含銘量從％以后隨著銘含量的不斷提高，其耐銹性和耐蝕性也不斷得到改善。一般不銹鋼的最高銘含量為26%,更高的銘含量已沒有必要。圖2-1不銹鋼在大氣環(huán)境下的耐銹性圖2-2鋼中銘含量對(duì)耐蝕性的影響

不銹鋼的涵義不銹鋼是不銹鋼和.介質(zhì)的鋼，而耐酸鋼則發(fā)不銹鋼與耐酸鋼在并不一定耐酸；而耐酸車圖-2不銹鋼的涵義不銹鋼是不銹鋼和.介質(zhì)的鋼，而耐酸鋼則發(fā)不銹鋼與耐酸鋼在并不一定耐酸；而耐酸車圖-2不同Cr含量的鋼在稀硝酸(32%)中的耐蝕性A-15C；B-80C；C一沸騰不銹鋼的分類：不銹鋼鋼種很多，性能又各異，常見的分類方法有：①按鋼的組織結(jié)構(gòu)分類，如馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼等。②按鋼中的主要化學(xué)成分或鋼中一些特征元素來分類，如鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。③按鋼的性能特點(diǎn)和用途來分類，如耐硝酸(硝酸級(jí))不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼等。④按鋼的功能特點(diǎn)分類，如低溫不銹鋼，無磁不銹鋼，易切削不銹鋼，超塑性不銹鋼等。目前最常用的分類方法是按鋼的組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和按鋼的化學(xué)成份特點(diǎn)以及兩者相結(jié)合的方法來分類。例如，把目前的不銹鋼分為：馬氏體鋼（包括馬氏體Cr不銹鋼和馬氏體Cr-Ni不銹鋼）、鐵素體鋼、奧氏體鋼（包括Cr-Ni和Cr-Mn-Ni（-N）奧氏體不銹鋼）、雙相鋼（a+Y雙相）和沉淀硬化型鋼等五大類，或分為銘不銹鋼和銘銀不銹鋼兩大類，下面簡單介紹這五類不銹鋼的特點(diǎn)。圖3-1不銹鋼組織分類圖奧氏體不銹鋼鐵素體不銹鋼雙相不銹鋼圖3-2幾種不銹鋼的顯微組織各類不銹鋼簡介：1、奧氏體系不銹鋼奧氏體系不銹鋼是面心立方結(jié)構(gòu)，代表鋼種是304、321、316O主要特點(diǎn)是：在正常熱處理?xiàng)l件下，鋼的基體組織為奧氏體，在不恰當(dāng)熱處理或不同受熱狀態(tài)下，在奧氏體基體中有可能存在少量的碳化物及鐵素體組織。奧氏體不銹鋼不能通過熱處理方法改變它的力學(xué)性能，只能采用冷變形的方式進(jìn)行強(qiáng)化?？梢酝ㄟ^加入鋁、銅、硅等合金化元素的方法得到適用于各種使用條件的不同鋼種，如316L、304Cu等。無磁性、良好的低溫性能、易成型性和可焊性是這類鋼種的重要特性。2、鐵素體系不銹鋼鐵素體系不銹鋼是體心立方結(jié)構(gòu)，代表鋼種是409、430，其耐蝕性不如奧氏體不銹鋼。主要特點(diǎn)是：抵抗應(yīng)力腐蝕開裂能力優(yōu)越于奧氏體系不銹鋼；常溫下帶強(qiáng)磁性；熱處理不能硬化，具有優(yōu)秀的冷加工性。3、馬氏體系不銹鋼馬氏體系不銹鋼常溫下具有馬氏體組織，代表鋼種有410、420。主要特點(diǎn)是：馬氏體系不銹鋼常溫下具有強(qiáng)磁性，一般來講其耐蝕性不突出，但強(qiáng)度高，使用于高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)用鋼。高溫下具有穩(wěn)定的奧氏體組織，空冷或油冷下轉(zhuǎn)變成馬氏體相，常溫下具有完全的馬氏體組織。4、雙相不銹鋼成分中高Cr高N,常溫下具有奧氏體和鐵素體混合相，代表鋼種是2304、2205、2507。主要特點(diǎn)是：在高溫下基本為鐵素體組織，在冷卻至室溫時(shí)具有30-50%鐵素體+奧氏體雙相組織。屈服強(qiáng)度高、超強(qiáng)的耐點(diǎn)蝕、耐應(yīng)力腐蝕能力，易于成型和焊接。5、沉淀硬化系不銹鋼沉淀硬化不銹鋼按其組織可分成馬氏體沉淀硬化不銹鋼（以0Crl7Ni4Cu4Nb為代表），半奧氏體沉淀硬化不銹鋼（以0Crl7Ni7Al和0Crl5Ni25Ti2MoVB為代表）和奧氏體加鐵素體沉淀硬化不銹鋼（以PH55A、B、C為代表）。這類材料是利用熱處理后時(shí)效析出Cu、Al、Ti、Nb等的金屬化合物來提高材料的強(qiáng)度。主要特點(diǎn)是：這種類型的不銹鋼可借助于熱處理工藝調(diào)整其性能，使其在鋼的成型、設(shè)備制造過程中處于易加工和易成型的組織狀態(tài)。半奧氏體沉淀硬化不銹鋼通過馬氏體相變和沉淀硬化，奧氏體、馬氏體沉淀硬化不銹鋼通過沉淀硬化處理使其具有高的強(qiáng)度和良好的韌性。鉻含量在17%左右，加之含有鎳、鉬等元素，因此，除具有足夠的不銹性外，其耐蝕性接近于18-8型奧氏體不銹鋼。第四章不銹鋼成分中合金元素的作用一般情況下純金屬具有比較高的塑性，當(dāng)加入其他合金元素后，形成單相固溶體時(shí)也有較好的塑性，如鐵鎳合金可形成連續(xù)固溶體，因此鐵與鎳在任意比例的情況下，合金的塑性都是很高的。但在含有其它元素的條件下，形成不溶于固溶體或部分溶于固溶體的金屬間化合物，使金屬的塑性降低，因此合金的塑性比純金屬或單相固溶體的塑性差。鐵（Fe）：是不銹鋼的基本金屬元素；鉻（Cr）：是主要鐵素體形成元素，鉻與氧結(jié)合能生成耐腐蝕的Cr2O3鈍化膜，是不銹鋼保持耐蝕性的基本元素之一，鉻含量增加可提高鋼的鈍化膜修復(fù)能力，一般不銹鋼中的鉻含量必須在12%以上；?碳（C）：是強(qiáng)奧氏體形成元素，可顯著提高鋼的強(qiáng)度，另外碳對(duì)耐腐蝕性也有不利的影響；?鎳（Ni）：是主要奧氏體形成元素，能減緩鋼的腐蝕現(xiàn)象及在加熱時(shí)晶粒的長大；?鉬（Mo）：是碳化物形成元素，所形成的碳化物極為穩(wěn)定，能阻止奧氏體加熱時(shí)的晶粒長大，減小鋼的過熱敏感性，另外鉬元素能使鈍化膜更致密牢固，從而有效提高不銹鋼的耐Cl-腐蝕性；?鈮、鈦（Nb、Ti）：是強(qiáng)碳化物形成元素，能提高鋼的耐晶間腐蝕能力。但碳化鈦對(duì)不銹鋼的表面質(zhì)量有不利影響，因此在表面要求較高的不銹鋼中一般通過添加鈮來改善性能。?氮（N）：是強(qiáng)奧氏體形成元素，可顯著提高鋼的強(qiáng)度。但是對(duì)不銹鋼的時(shí)效開裂影響較大，因此在沖壓用途的不銹鋼中要嚴(yán)格控制氮含量。?磷、硫（P、S）：是不銹鋼中的有害元素，對(duì)不銹鋼的耐腐蝕性和沖壓性都會(huì)產(chǎn)生不利影響。第五章不銹鋼的一般物理性質(zhì)、熱傳導(dǎo)不銹鋼的熱傳遞速度比較慢，例如：不銹鋼的熱傳導(dǎo)率和鋁相比430鋼種為1/8，304鋼種為1/13，與碳鋼相比分別為1/2和1/4。常溫下與其它材料相比較的熱傳導(dǎo)率如表5-1所示。、線膨脹與碳鋼相比304鋼種的線膨脹系數(shù)較大，430鋼種的線膨脹系數(shù)稍小。另外，鋁、銅的膨脹系數(shù)要比不銹鋼大。各種材料的線膨脹系數(shù)如表5-1所示。表5-1各種材料在常溫下的熱傳導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)材料熱傳導(dǎo)率（義102）W/（m?℃）線膨脹系數(shù)（義10-6）/℃銀19銅鋁23鉻17鎳鐵碳素鋼11SUS430SUS304、不銹鋼的電阻與純金屬相比，合金的比電阻一般比較大，不銹鋼也是如此，與它的構(gòu)成元素Fe、Cr、Ni相比，電阻值明顯要大。鋼中的合金元素越多，電阻就越大，如304鋼種要比430鋼種大，310S鋼種則更大。表5-2各種材料的電阻材料比電阻（室溫條件下）Q?cm導(dǎo)體純銀X10-6金銅X10-6屬鋁X10-6

NiX10-6鐵X10-6Cr17X10-6合金青銅（錫-銅）15X10-6SUS430（鐵-18%Cr）60X10-6SUS304（鐵-18%Cr）-8%Ni72X10-6SUS310S（鐵-25%Cr）-20%Ni78X10-6NiCr（nNi-Cr）108X10-6鐵-Cr-鋁合金140X10-6、不銹鋼的磁性表5-3各種材料的磁性性質(zhì)材料磁性性質(zhì)透磁率？SUS430強(qiáng)磁性鐵強(qiáng)磁性Ni強(qiáng)磁性SUS304非磁性（冷加工時(shí)有磁性）（65%加工）SUS301非磁性（冷加工時(shí)有磁性）（55%加工）SUS305非磁性、應(yīng)變硬化指數(shù)（n）應(yīng)變硬化指數(shù)就是通常所說的n值，表示材料冷作硬化現(xiàn)象的一個(gè)指標(biāo)，可以反映材料的沖壓成形性能。應(yīng)變硬化指數(shù)大，顯示材料的局部應(yīng)變能力強(qiáng)，防止材料局部變薄能力強(qiáng)，使變形分布趨于均勻化，材料成形時(shí)的總體成形極限高。、冷加工誘變馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md（30/50）定義Md（30/50）=551-462（C+N）表示經(jīng)30%的冷變形后生成50%馬氏體的溫度。馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)Md（30/50）越低，在冷加工變形過程中誘變馬氏體不容易產(chǎn)生，冷作硬化程度小，越有利于拉深成形。其中Ni含量對(duì)誘變馬氏體轉(zhuǎn)

變點(diǎn)的影響是很明顯的，Ni含量高，馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)降低，材料在冷變形過程中硬化程度小。2）產(chǎn)生原理不銹鋼的冷作硬化現(xiàn)象主要是由兩種原因引起的：一種是位錯(cuò)增多引起的加工硬化；一種是組織轉(zhuǎn)變（奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體轉(zhuǎn)變）引起的加工硬化。對(duì)SUS430鋼種而言，加工變形過程中不會(huì)發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，其冷作硬化現(xiàn)象全部是由位錯(cuò)的增多引起的。304鋼種在冷變形過程中兩種硬化現(xiàn)象都存在，而且組織轉(zhuǎn)變引起的硬化是主要的，這也是奧氏體不銹鋼的冷作硬化現(xiàn)象比鐵素體不銹鋼要明顯、加工硬化系數(shù)（n值）大的原因。、晶粒度（N）1）定義晶粒度的物理意義可根據(jù)以下公式表示:n=2N-in一放大100倍時(shí)平均每6.45cm2（1平方英寸）內(nèi)所含晶粒數(shù)目N—晶粒度2）解釋與應(yīng)用晶粒度N級(jí)別越高，單位截面積上的晶粒數(shù)越多，材料的晶粒就越細(xì)，強(qiáng)度越大。晶粒較大時(shí)，有利于提高材料的塑性應(yīng)變比（R），并降低屈強(qiáng)比和屈服伸長。但晶粒較大時(shí)，它們?cè)诓牧媳韺尤∠虿煌?，變形量差異比較明顯，材料表面易出現(xiàn)“桔皮”現(xiàn)象。細(xì)化晶?？蓽p輕桔皮現(xiàn)象發(fā)生，但晶粒過細(xì)，R值比和會(huì)增形。R值比和會(huì)增形。?304鋼種的晶粒度一般要求在7-9級(jí)之間。圖5-1304鋼種的晶粒度與機(jī)械性能的關(guān)系第六章不銹鋼材料的基本性能、屈服強(qiáng)度（力學(xué)符號(hào)，英文縮寫YS）=F0一拉伸試樣塑性變形量為％時(shí)承受的載荷F0—拉伸試樣的原始截面積材料的屈服強(qiáng)度小，表示材料容易屈服，成形后回彈小，貼模性和定形性好。、抗拉強(qiáng)度（力學(xué)符號(hào)Rm,英文縮寫TS）Rm=Pb/F0Pb—拉伸試樣斷裂前承受的最大載荷F0—拉伸試樣的原始截面積材料的抗拉強(qiáng)度大，材料變形過程中不容易被拉斷，有利于塑性變形。、屈強(qiáng)比（Rm）屈強(qiáng)比對(duì)材料沖壓成形性能影響很大，屈強(qiáng)比小，材料由屈服到破裂的塑性變形階段長，成形過程中發(fā)生斷裂的危險(xiǎn)性小，有利于沖壓成形。一般來講，較小的屈強(qiáng)比對(duì)材料在各種成形工藝中的抗破裂性都有利。表6-1常見不銹鋼材料的屈強(qiáng)比鋼種(N/mm2)Rm(N/mm2)屈強(qiáng)比SUS304300670SUS304(Cu)295640SUS316312625SUS316L245525SUS430350510SUS409L241410、延伸率（力學(xué)符號(hào)A,英文縮寫EL）延伸率是材料從發(fā)生塑性變形到斷裂的總的伸長長度與原有長度的比值，即：4L-L1…式中A—材料的延伸率°（%）°L—試樣被拉斷時(shí)的長度（mm）L0—拉伸前試樣的長度（mm）材料的延伸率大，就是材料允許的塑性變形程度大，抗破裂性好，對(duì)拉深、翻邊、脹形各類變形都有利。一般來說，材料的翻邊系數(shù)和脹形性能（埃里克森值）都與延伸率成正比關(guān)系。、不銹鋼的沖壓性能對(duì)應(yīng)的材料的性能為脹形成形性能、翻邊成形性能、擴(kuò)孔成形性能和彎曲成形性能。要了解沖壓成形性能首先要了解沖壓成形工藝?；镜臎_壓成形加工工藝有：拉深工藝、脹形工藝、翻邊工藝（包括擴(kuò)孔）、彎曲工藝。1?）拉深成形工藝?yán)钍抢脤Ｓ媚＞邔_裁或剪裁后所得到的平板坯料制成開口的空心件的一種沖壓工藝方法。其特點(diǎn)是板料在凸模的帶動(dòng)下，可以向凹模內(nèi)流動(dòng)，即依靠材料的流動(dòng)性和延伸率成形，如圖6-1所示。圖6-1拉深成形示意圖2）脹形成形工藝脹形是利用模具強(qiáng)迫坯料厚度減薄和表面積增大，以獲取零件幾何形狀的沖壓加工方法。特點(diǎn)是坯料被壓邊圈壓死，不能向凹模內(nèi)流動(dòng)，完全依靠材料本身的延伸成形。圖6-2脹形成形示意圖3）翻邊成形工藝翻邊是利用模具把坯料上的孔緣或者外緣翻成豎邊的沖壓加工方法，如左圖所示。在圓孔翻邊的中間階段，即凸模下面的材料尚未完全轉(zhuǎn)移到側(cè)面之前，如果停止變形，就會(huì)得到右圖所示的成形方式，這種成形方式叫做擴(kuò)孔，生產(chǎn)應(yīng)用也很普遍。圖6-3翻邊成形示意圖4）彎曲成形工藝彎曲成形是將板料、棒料、管料或型材等彎成一定形狀和角度零件的成形方法，如圖6-4所示。一般的304薄板都不會(huì)產(chǎn)生彎曲開裂現(xiàn)象。430鋼種在板厚較厚時(shí)容易產(chǎn)生彎曲開裂現(xiàn)象。圖6-4彎曲成形示意圖第七章不銹鋼的腐蝕不銹鋼的不銹特性是由于鋼板表面特殊的鈍化保護(hù)膜，首先簡單介紹一下不銹鋼的耐蝕機(jī)理，即鈍化膜理論。所謂鈍化膜就是在不銹鋼表面有一層以Cr2O3為主的薄膜。由于這個(gè)薄膜的存在使不銹鋼基體在各種介質(zhì)中腐蝕受阻，這種現(xiàn)象稱為鈍化。這種鈍化膜的形成有兩種情況，一種是不銹鋼本身就有自鈍化的能力，這種自鈍化能力隨鉻含量的提高而加快。另一種較廣泛的形成條件是不銹鋼在各種水溶液（電解質(zhì)）中，在被腐蝕的過程中形成鈍化膜而使腐蝕受阻。一般不銹鋼的腐蝕類型分為兩類：均勻腐蝕、局部腐蝕，隨著不銹鋼在人們生活中的普及，派生出了新的腐蝕類型——“銹蝕”。、均勻腐蝕均勻腐蝕是指裸露在腐蝕環(huán)境的金屬表面全部發(fā)生電化學(xué)或化學(xué)反應(yīng)，均勻受到腐蝕。這種腐蝕也可以測量其進(jìn)行速度，也可以預(yù)測以后的腐蝕程度，設(shè)定安全系數(shù)，設(shè)定材料的使用期，所以它是眾多腐蝕種類中最不危險(xiǎn)的腐蝕，通常均勻腐蝕的腐蝕程度按照重量、厚度減少的多少來衡量。除了特殊環(huán)境以外，不銹鋼的均勻腐蝕的速度極低，使用壽命長，維護(hù)費(fèi)用低。表7-1不銹鋼耐蝕性的十級(jí)標(biāo)準(zhǔn)耐蝕性評(píng)價(jià)腐蝕率（mm/年）等級(jí)完全耐蝕<1很耐蝕耐蝕尚耐蝕欠耐蝕不耐蝕>10如果在使用過程中要求保持鏡面或尺寸精密的設(shè)備應(yīng)選用1-3級(jí)的不銹鋼；要求長期不漏或要求使用年限的設(shè)備，應(yīng)選用2-5級(jí)；對(duì)于檢修方便或壽命不需很長的設(shè)備可選用4-7級(jí)的不銹鋼。對(duì)于年腐蝕率超過1mm的一般不選用。、局部腐蝕局部腐蝕是指在腐蝕介質(zhì)的作用下，鋼的基體在特定的部位被快速腐蝕的一種腐蝕形式。這種腐蝕對(duì)設(shè)備的威脅極大，因此必須根據(jù)介質(zhì)條件正確地選用不銹鋼。局部腐蝕主要類型有：晶間腐蝕、點(diǎn)蝕、應(yīng)力腐蝕、銹蝕等。晶間腐蝕晶間腐蝕多發(fā)生在中等濃度硫酸、高濃度硝酸和有機(jī)酸等酸性介質(zhì)中發(fā)生。腐蝕形式是不銹鋼基體的晶粒邊界受到加速腐蝕。產(chǎn)生這種腐蝕的原因是晶界處貧鉻造成的。為了防止晶界貧鉻提高抗晶間腐蝕能力，主要有兩個(gè)辦法：一是降低鋼中的碳含量W%的超低碳不銹鋼；二是向鋼中添加鈦或鈮。點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕是一種很危險(xiǎn)的局部腐蝕，多發(fā)生在含有氯、溴、碘等水溶液中，產(chǎn)生小孔然后急劇進(jìn)行腐蝕的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)穿透鋼板，一般不能以重量減少多少來評(píng)價(jià)其腐蝕程度。提高耐點(diǎn)蝕能力的措施主要有兩方面，一是提高局部的耐點(diǎn)蝕能力，減少鋼中的夾雜物，特別是硫含量；二是鋼的基體抗點(diǎn)蝕能力，影響基體耐蝕性的合金元素主要是鉻、鉬、氮三個(gè)元素?？p隙腐蝕產(chǎn)生縫隙腐蝕的主要原因是設(shè)備內(nèi)有縫隙，例如鉚接、墊片或者設(shè)備內(nèi)有死角等原因，介質(zhì)在這些地方由于不流動(dòng)，所以氯離子濃縮而加快腐蝕。為了防止發(fā)生縫隙腐蝕，首先應(yīng)盡量避免有縫隙的設(shè)計(jì)，或使縫隙敞開；其次提高耐縫隙腐蝕的能力，其中合金元素的影響與點(diǎn)蝕相同。應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕的外貌是沿設(shè)備厚度的垂直方向呈樹枝狀的腐蝕，使設(shè)備開裂。產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的條件除介質(zhì)條件外，與設(shè)備在制造過程產(chǎn)生拉伸應(yīng)力有直接關(guān)系。發(fā)生這種腐蝕的主要設(shè)備有熱交換器、冷卻器、蒸汽發(fā)生器、送風(fēng)機(jī)、干燥機(jī)和鍋爐等。提高不銹鋼耐應(yīng)力腐蝕的措施：一是提高耐應(yīng)力腐蝕指標(biāo)△Ni；二是對(duì)設(shè)備進(jìn)行消除殘余應(yīng)力的熱處理。、銹蝕不銹鋼的耐蝕性能是近年來由于不銹鋼作為裝飾材料廣泛應(yīng)用而提出的新的耐蝕性指標(biāo)。不銹鋼作為建筑用的板、管等材料同時(shí)要具有裝飾性和美觀性。影響不銹鋼耐銹性能的因素與耐點(diǎn)蝕性的因素是完全相同的，主要取決于基體抗銹性和銹蝕源（夾雜物）的含量。第八章表面加工等級(jí)分類目前，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生產(chǎn)活水平不斷提高，民用不銹鋼已進(jìn)入了各個(gè)不同的行業(yè)，特別是冷軋板的用量快速增加，在選材和選擇表面加工等級(jí)方面都要按不同的要求合理選用，達(dá)到最經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的目的。表8-1不銹鋼熱軋鋼板不同表面加工等級(jí)表面加工等級(jí)表面加工要求熱軋后，經(jīng)熱處理、酸洗或與此類似的處理后加工而成1U熱軋、不熱處理、不除氧化皮1C熱軋、熱處理、不除氧化皮1E熱軋、熱處理、機(jī)械除氧化皮1D熱軋、熱處理、酸洗表8-2不銹鋼冷軋鋼板不同表面加工等級(jí)表面加工等級(jí)表面加工要求2H加工硬化2c冷軋、熱處理、不除氧化皮2E冷軋、熱處理、機(jī)械除氧化皮2R冷軋、光亮退火2Q冷軋、淬火和回火，無氧化皮冷軋后進(jìn)行熱處理，酸洗或類似處理，最后經(jīng)毛面輥進(jìn)行輕度冷平整冷軋后進(jìn)行熱處理，酸洗或類似處理，最后經(jīng)平整獲得適當(dāng)?shù)墓鉂嵍扔肎B2477所規(guī)定的粒度為100-120號(hào)研磨材料進(jìn)行拋光精整用GB2477所規(guī)定的粒度為150-180號(hào)研磨材料進(jìn)行拋光精整用GB2477所規(guī)定的粒度為240號(hào)研磨材料進(jìn)行拋光精整用GB2477所規(guī)定的粒度為W63號(hào)研磨材料進(jìn)行拋光精整用GB2477所規(guī)定的粒度為W50號(hào)研磨材料進(jìn)行拋光精整冷軋后，進(jìn)行光亮熱處理用適當(dāng)粒度的研磨材料拋光，使表面呈連續(xù)磨紋第九章不銹鋼的焊接、不銹鋼的焊接特性：由于不銹鋼的電阻系數(shù)遠(yuǎn)大于低碳鋼，在焊接時(shí)焊條及焊接區(qū)的母材都比較容易被加熱而融化，同時(shí)使熔區(qū)周圍的基體過熱，造成焊區(qū)變形不均和晶粒粗大。不銹鋼的線膨脹系數(shù)大，導(dǎo)熱系數(shù)小，熱量不易傳遞，焊接時(shí)熔深大，焊接加熱使結(jié)構(gòu)膨脹，冷卻時(shí)產(chǎn)生較大的收縮變形和拉應(yīng)力，容易引起熱裂紋。不銹鋼焊接加工后，在焊接熱影響區(qū)內(nèi)容易引發(fā)晶間腐蝕。原因是在焊接熱影響區(qū)內(nèi)，在敏化溫度(450℃—850℃)區(qū)間，基體局部貧鉻，難以鈍化，造成耐蝕性明顯下降，于是在相應(yīng)的腐蝕環(huán)境中優(yōu)先被腐蝕，鋼的晶界由于受腐蝕變寬。這時(shí)腐蝕部位的塑性和強(qiáng)度已嚴(yán)重喪失，冷彎時(shí)出現(xiàn)裂紋、脆斷，腐蝕部位落地?zé)o金屬聲。、不銹鋼焊接的防范措施：控制焊接電流：不銹鋼的焊接規(guī)范要小于低碳鋼，電流量約為低碳鋼的80%。加快焊接速度：盡可能使用較快的焊接速度，目的是減少熱影響區(qū)寬度，縮短焊縫在敏化溫度區(qū)間的停留時(shí)間，使焊縫處于一次穩(wěn)定狀態(tài)，以及細(xì)化焊縫組織。合理選擇焊接材料：焊接時(shí)要選擇合適的焊接材料、保護(hù)氣氛。焊絲的化學(xué)成分對(duì)焊縫部位的耐蝕性有重要影響，焊條應(yīng)具有與母材相似的化學(xué)成分，這樣可以使焊縫金屬與母材具有相似的化學(xué)成分，一般被認(rèn)為可以實(shí)現(xiàn)最佳的耐腐蝕性。?焊接前后的清理：材料的表面必需在焊接之前進(jìn)行清理，焊接之后去除焊渣。第十章不銹鋼的生產(chǎn)工藝、冶煉工藝：不銹鋼冶煉的基本原理與碳鋼生產(chǎn)不同的是，不銹鋼中含有至少％的Cr，因此在脫碳反應(yīng)時(shí)，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：Cr3O4+4[C]=3[Cr]+4CO反應(yīng)平衡常數(shù)4Pco因在高Cr鋼水中，Cr比C優(yōu)先氧化，在正常日C「304日C冶煉溫度下，C在％以下時(shí)，平衡Cr只有4%左右；提高溫度可提高平衡Cr含量，但是耐火材料難以承受。如：18%Cr的鋼液，溫度要達(dá)到1900℃以上，為此開發(fā)了以降低CO分壓的冶煉方法。不銹鋼常用精煉方法：電弧爐（EF）直接冶煉法、AOD（氬氧脫碳法）、VOD（真空吹氧脫碳法）、轉(zhuǎn)爐頂?shù)蛷?fù)吹法（K-OBM-S、K-BOP法等）、RH-OB法，其中以AOD法、VOD法占主導(dǎo)地位。分別采用二步法和三步法工藝冶煉不銹鋼，可以大量生產(chǎn)低碳、超低碳不銹鋼，Cr的回收率也達(dá)到較高的水平。1）幾種不銹鋼冶煉方法：一步法：EAF原電爐直接生產(chǎn)工藝二步法：EAF+AODEAF+VODEAF+CLULD-OB+VOD三步法：EAF+K-OBM-S+VOD或AOD+(LF)EAF+AOD+VODEAF+LD-OB+VOD)AOD和VOD的優(yōu)缺點(diǎn)：AOD冶煉具有投資成本低，脫碳速度快，生產(chǎn)效率高；熱效率高，冶煉成本低；鋼水?dāng)嚢栊Ч?，有利于脫S、O；設(shè)備比較簡單，工藝容易掌握等，目前世界上約70%左右不銹鋼采用AOD生產(chǎn)。缺點(diǎn)是生產(chǎn)低C、N鋼種困難。VOD冶煉脫C、保Cr效果好，脫氧效果好；適于生產(chǎn)低C、N鋼種等。缺點(diǎn)投資成本較高，設(shè)備維護(hù)困難等。、熱軋工藝?：不銹鋼產(chǎn)品中，板帶約占70%以上。不銹鋼熱軋帶鋼主要由熱連軋機(jī)、爐卷軋機(jī)等生產(chǎn)，其中以熱連軋機(jī)為主，具有產(chǎn)量大，成本低，質(zhì)量好的特點(diǎn)，被廣泛采用，如POSCO等。但是目前世界上經(jīng)過改進(jìn)的爐卷軋機(jī)生產(chǎn)不銹鋼的數(shù)量也在增加，如AVESTA、YUSCO等。寬厚板一般由4輥可逆式軋機(jī)為主。、冷軋工藝：不銹鋼是高合金鋼，軋制變形抗力大，為了進(jìn)行高效率、高精度的軋制，應(yīng)采用剛性大的軋機(jī)，一般采用多輥冷軋機(jī)。?森吉米爾二十輥軋機(jī)?十八輥軋機(jī)?十二輥軋機(jī)?四輥軋機(jī)?冷連軋機(jī)其中，以森吉米爾二十輥軋機(jī)使用最多，通過改進(jìn)提高了自動(dòng)控制、厚度精度控制、板型控制等手段，不斷滿足不銹鋼的高質(zhì)量要求。、熱處理工藝：不銹鋼熱處理的目的是為了使不銹鋼獲得最佳的使用性能，或?yàn)椴讳P鋼的后續(xù)加工創(chuàng)造條件，一般不銹鋼在出廠前都需進(jìn)行熱處理。馬氏體不銹鋼：軟化（馬氏體f鐵素體+碳化物）；碳化物擴(kuò)散；調(diào)整晶粒度。鐵素體不銹鋼：提高塑性；調(diào)整晶粒度。奧氏體不銹鋼：碳化物固溶；調(diào)整晶粒度；軟化；減少6鐵素體。雙相不銹鋼：碳化物固溶；提高塑性；減少脆性相析出。第十一章常見的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼自20世紀(jì)初問世以來，隨著它的研究開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，其標(biāo)準(zhǔn)也在各工業(yè)發(fā)達(dá)國家逐漸建立起來，不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)的建立、健全，反過來對(duì)推動(dòng)不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的提高，發(fā)展不銹鋼產(chǎn)品的市場貿(mào)易，起到極為重要的作用。、中國國家（636）標(biāo)準(zhǔn)：GB/T4237-2007不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶GB/T3280-2007不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶GB/T4238-2007耐熱鋼鋼板和鋼帶GB/T1220不銹鋼棒GB/T8165不銹鋼復(fù)合鋼板和鋼帶GB/T20878-2007不銹鋼和耐熱鋼、牌號(hào)及化學(xué)成分其它專用不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)等以及各企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、常用國外標(biāo)準(zhǔn)（國際通用標(biāo)準(zhǔn)）：ASTMA240（M）不銹鋼鋼板（美標(biāo)）ASMEA240（M）不銹鋼鋼板（美標(biāo)）ASTMA480（M）不銹鋼鋼板（美標(biāo)）JIS4305不銹鋼冷軋鋼板（日標(biāo)）JIS4304不銹鋼熱軋鋼板（日標(biāo)）EN10028壓力容器用不銹鋼（歐盟）EN10088一般用途薄板、中板及帶不銹鋼（歐盟）其它歐洲EN系列標(biāo)準(zhǔn)等、其它：各不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)第十二章不銹鋼的選擇不銹鋼的耐蝕性是有條件的，一種不銹鋼在某一介質(zhì)是耐蝕的，而在另一個(gè)介質(zhì)中可能在數(shù)小時(shí)就遭到破壞。同時(shí)不銹鋼的耐蝕性也是相對(duì)的，到目前為止還沒有一種不銹鋼是絕對(duì)不腐蝕的，也沒有一種不銹鋼在所有環(huán)境中都是耐蝕的。下面簡單介紹不銹鋼選材所考慮的因素：?耐蝕性能考慮不同鋼種在不同腐蝕介質(zhì)中的耐腐蝕要求等。?力學(xué)性能和物理性能包括強(qiáng)度、硬度、塑性、韌性、疲勞特性等。?工藝性能各種冷彎、冷、熱頂斷、焊接性能、沖壓性能。?資源、價(jià)格和供應(yīng)情況考慮價(jià)格、經(jīng)濟(jì)性等。、耐蝕性角度進(jìn)行選材：1）大氣環(huán)境介質(zhì)中的選用一般選用Cr13、Cr17、或18-8型，較少選用18-14-2。2）水介質(zhì)中的選用一般以18-8型、控N型18-8、316型等可耐氯離子腐蝕，做刀具也可選用Cr13型。在海水中應(yīng)選用高Cr、Ni的含Mo的鋼種，或者雙相鋼。3）硝酸介質(zhì)中的選用在稀硝酸（W65%）中，一般18-8就具有良好的耐硝酸腐蝕性能；隨濃度的增加，達(dá)到％以上時(shí)，可選用Cr25Ni20鋼，再高濃度（三85%）時(shí)，需要使用含Si的高Cr奧氏體不銹鋼。含Mo不銹鋼一般不用于耐硝酸腐蝕。4