1、.不銹鋼材料知識(shí)由于鋼中的鉻含量較高，鉻又是一種很容易鈍化的金屬，當(dāng)鉻含量達(dá)到13以上時(shí)，就能使Fe-Cr合金在大氣中自然鈍化。從化學(xué)成分上來說，通常把鉻含量在13以上的鋼稱為不銹鋼。不銹鋼的種類很多。按化學(xué)成分可分為鉻鋼、絡(luò)鎳鋼、鉻錳鋼、鉻錳鎳鋼等；按顯微組織可分為奧氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體-鐵素體復(fù)相鋼、馬氏體鋼、鐵素體-馬氏體復(fù)相鋼等；還可以按照用途分為耐海水腐蝕、耐應(yīng)力腐蝕、耐濃硝酸、耐硫酸、耐尿素腐蝕不銹鋼等。不銹鋼不是絕對(duì)不銹和耐蝕的，它的耐腐蝕性也是相對(duì)的，某種不銹鋼只是在某些介質(zhì)條件下才耐腐蝕，而在另外的介質(zhì)中未必耐腐蝕。例如：常用的18-8型奧氏體不銹鋼在稀硝酸中具有良好的耐

2、腐蝕性能，但在稀硫酸和鹽酸中則不耐腐蝕。所以不能隨便使用不銹鋼。為了改善不銹鋼的耐腐蝕性能，擴(kuò)大其使用范圍，通常采用加某些合金元素的方法，有針對(duì)性地改善它在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性。例如，對(duì)于18-8型不銹鋼來說，添加鈦或鈮，可以提高其抗晶間腐蝕的能力；添加銅和鉬，可以改善其耐硫酸腐蝕的性能；提高鉻的含量，添加鉬，則可以提高耐點(diǎn)腐蝕的能力；提高鉻含量和鉬含量，并添加2-4的硅，可以制成耐硝酸和高硅奧氏體不銹鋼。此外，還可以盡量降低碳含量和硫、磷等雜質(zhì)含量，制成超低碳或超純不銹鋼，其耐腐蝕性能更為優(yōu)良，特別適用于某些苛刻的腐蝕環(huán)境。由于不銹鋼具有多方面的優(yōu)良性能，所以，在化工生產(chǎn)中已得到越來越廣泛的

3、應(yīng)用。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來考慮，采用不銹鋼材料是一種比較經(jīng)濟(jì)合理的防腐蝕措施，特別是在一些惡劣的腐蝕環(huán)境中，更顯出其優(yōu)越性。由于它的使用壽命長(zhǎng)，不需要經(jīng)常更換，一次性投入雖然高，但可以節(jié)省大量的維修費(fèi)用，并可以減少由于停車維修所造成的損失。不銹鋼在使用中最容易出現(xiàn)點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕破裂，特別是當(dāng)介質(zhì)中存在氯離子等活性離子時(shí)，更容易出現(xiàn)這些腐蝕問題。所以，在使用普通不銹鋼時(shí)，應(yīng)注意防止介質(zhì)中積存氯離子。下表列出了國(guó)內(nèi)常用的一些不銹鋼牌號(hào)及主要用途，供參考。表1-1 常用不銹鋼的牌號(hào)和主要用途組織類型中國(guó)GB美國(guó)AISI主要用途鐵 素 體0Cr13405水蒸汽、碳銨母液等設(shè)備1Cr17430硝酸、

4、硝銨設(shè)備0Cr17Ti1Cr17Ti硝酸、硝銨和溫度不高的醋酸設(shè)備，食品工業(yè)設(shè)備1Cr17Mo2Ti硝酸、化纖等設(shè)備1Cr25Ti濃硝酸、次氯酸鈉、磷酸等設(shè)備馬氏體1Cr13403抗弱酸腐蝕介質(zhì)，要求強(qiáng)度和韌性較高的零部件，如泵軸等2Cr134101Cr17Ni2431耐硝酸和某些有機(jī)酸，強(qiáng)度高的零部件奧 氏 體00Cr18Ni10304L這類鋼用途最廣，可用于制造稀硝酸、冷磷酸、有機(jī)酸、堿、鹽溶液等設(shè)備，亦耐氫、氮、氨的腐蝕，可制造氨合成塔內(nèi)件0Cr18Ni93041Cr18Ni93021Cr18Ni9Ti3211Cr18Ni11Nb3471Cr18Ni12 Mo2Ti316這類鋼用途也廣，

5、可用于制造醋酸、蟻酸、磷酸、尿素、稀硫酸、化纖等設(shè)備00Cr18Ni13Mo2316L1Cr18Ni12Mo3Ti31700Cr17Ni14Mo3317L一、 不銹鋼中的合金元素不銹鋼是在空氣、水及一些弱腐蝕介質(zhì)中能抵抗腐蝕的合金鋼。不銹耐酸鋼是在酸和其他強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)中能抵抗腐蝕的合金鋼。習(xí)慣上這兩種鋼統(tǒng)稱為不銹鋼。不銹鋼中的主要合金元素是鉻、鎳、錳、鉬、鈦。（1） 鉻 鋼材的耐蝕性主要來源于鉻。試驗(yàn)證明，當(dāng)鋼中鉻含量超過12時(shí)，鋼的耐蝕性大大提高，所以，一般不銹鋼均含有12以上的鉻。鉻含量的多少，對(duì)鋼的組織有很大的影響：鉻可使-相區(qū)縮小，并顯著降低鋼的臨界淬火速度。鉻含量高時(shí)為鐵素體(Cr1

6、7)。鉻含量不太高或鉻含量雖高但有少量鎳或錳時(shí)為馬氏體(1Cr13,2Cr13,Cr17Ni2)。（2） 鎳 鎳可擴(kuò)大不銹鋼的耐蝕范圍，特別是提高耐堿能力。鎳可擴(kuò)大-相區(qū)，使鋼材具有奧氏體組織。（3） 錳 錳可提高鋼材強(qiáng)度與硬度。錳也是擴(kuò)展-相區(qū)元素之一，以錳代鎳冶煉奧氏體鋼是化工耐腐蝕材料立足國(guó)內(nèi)的重要措施之一。（4） 鉬 鉬能提高不銹鋼對(duì)氯離子的抗蝕能力。鉬可提高鋼的耐熱強(qiáng)度。（5） 鈦 為防止焊接用不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕加入的元素。二、 不銹鋼鋼號(hào)、性能及應(yīng)用。下表匯編了六組不銹鋼鋼號(hào)及它們的性能、應(yīng)用。其中用作壓力容器及化工設(shè)備殼體的鋼板，根據(jù)GB 150的推薦，編選了12個(gè)鋼號(hào)，并將它們

7、的化學(xué)成分與力學(xué)性能分開匯總于下表中。表 2-1 不銹鋼、不銹耐酸鋼鋼號(hào)、性能與用途鋼號(hào)主要性能與應(yīng)用0Cr130Cr13是Cr13型不銹鋼中含碳量最少的一種，不到3Cr13含碳量下限的三分之一，因?yàn)檫@種鋼在具有不銹性的同時(shí)，還有良好的塑性、韌性和冷變形能力，0Cr13鋼的焊接性能較好，焊后可不進(jìn)行熱處理，但如果焊縫需要加工，焊后應(yīng)進(jìn)行退火處理。0C13鋼在弱腐蝕介質(zhì)(如鹽水、硝酸及某些濃度不高的有機(jī)酸、食品介質(zhì))中，溫度不超過30的條件下，有良好的耐蝕性。在熱的含硫石油產(chǎn)品中，具有高的耐腐蝕能力。在海水、蒸汽、原油、氨水溶液中也有足夠的耐蝕性。但在硫酸、鹽酸、氫氟酸、熱磷酸、熱硝酸、熔融堿中

8、耐蝕性差。0Cr13主要用作設(shè)備殼體或襯里，也可用來制作金屬密封墊和齒形組合墊片。1Cr132Cr133Cr134Cr13這四種鋼從1Cr13到4Cr13由于含碳量逐漸增加，所以強(qiáng)度、硬度逐漸增大，而塑性、韌性及耐蝕性則降低。1Cr13鋼的耐蝕性與0Cr13基本相同，主要用于石油工業(yè)中處理含硫介質(zhì)裝置的零部件(如浮閥塔塔盤、浮閥、緊固件等)，還可用于耐蝕性不強(qiáng)或防污染的設(shè)備(如維尼綸中不含乙酸介質(zhì)的設(shè)備，碳酸氫銨離心機(jī)以及制藥設(shè)備)。此外還可用于韌性要求較高，承受沖擊載荷的零部件，如葉片、閥件等。2Cr13適于制作泵軸、軸套、葉輪、雙頭螺柱。3Cr13可制作強(qiáng)度硬度要求更高的結(jié)構(gòu)件和耐磨件，如

9、軸承，活塞桿，彈簧，耐蝕刀具等。1Cr13、2Cr13可以焊接，焊前預(yù)熱，焊后高溫(700以上)回火。這類鋼可在550下長(zhǎng)期使用，1Cr13在375475略有熱脆性。1Cr19Ni91Cr18Ni90Cr18Ni9(304)00Cr19Ni10(304L)這4種鋼都是18-8鉻鎳奧氏體型不銹鋼，它們的區(qū)別主要是含碳量級(jí)別不同，1Cr18Ni9屬高碳鋼，0Cr18Ni9屬低碳鋼，00Cr19Ni10屬超低碳級(jí)。碳含量的不同除影響機(jī)械性能外，會(huì)對(duì)鋼的耐腐蝕性特別是產(chǎn)生晶間腐蝕的傾向產(chǎn)生很大影響。當(dāng)含碳量超過0.03時(shí)，不銹鋼焊接后，在焊縫附近有可能產(chǎn)生晶間腐蝕。因而在有晶間腐蝕產(chǎn)生的條件下，1Cr

10、18Ni9一般不適于用作焊接結(jié)構(gòu)材料。而0Cr19Ni9可用于薄截面尺寸的焊接件，要較好解決防止晶間腐蝕問題，便是采用超低碳級(jí)的00Cr19Ni10鋼，不過由于其含碳量低，鋼的b和c均有所下降。這幾種不銹鋼的耐蝕性能是：在冷磷酸、硝酸及其他無機(jī)酸，多種鹽及堿的溶液，有機(jī)酸，海水，蒸汽以及一系列石油產(chǎn)品中的耐蝕性高。但對(duì)硫酸、鹽酸、氫氟酸、氯、溴、碘，濃度大于5060的熱磷酸，以及草酸、工業(yè)鉻酸、熔融苛性鉀及碳酸鈉等化學(xué)穩(wěn)定性差。0Cr18Ni9抗氧化性能好，是在化工、原子能、食品設(shè)備中應(yīng)用最廣泛的不銹鋼和耐熱鋼，除制作殼體外，還可作設(shè)備襯里、容器法蘭襯環(huán)、緊固件，金屬密封墊，還可以制作-196

11、的深冷設(shè)備。1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti鋼是在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛的奧氏體不銹鋼，鋼中的Ti可以與碳形成穩(wěn)定的碳化物TiC，避免Cr23C6在晶體上析出引起晶間腐蝕，所以焊接用的鉻鎳不銹鋼常選用含鈦的，但是鋼中的Ti有可能與氮形成TiN夾雜物，當(dāng)其呈鏈狀分布時(shí)會(huì)使鋼表面產(chǎn)生發(fā)紋，影響鋼的表面質(zhì)量，由于近年冶煉超低碳不銹鋼的成本已大幅下降，用超低碳不銹鋼取代含鈦不銹鋼已是一種趨勢(shì)，所以在我國(guó)的鋼板、榜材、鋼管涉及不銹鋼的材料標(biāo)準(zhǔn)中，雖然都保留了這種鋼號(hào)，但是也都注明不推薦使用。1Cr18Ni9Ti鋼的室溫、高溫性能與0Cr18Ni9基本相似，使用場(chǎng)合也相同，工作溫度-196600，用于抗

12、空氣氧化時(shí)可用到8008500Cr18Ni10Ti（321）0Cr18Ni10Ti與1Cr18Ni9Ti相比含鎳較多，奧氏體組織較穩(wěn)定，有較好的熱強(qiáng)性和持久斷裂塑性，適用于石油化工熱交換器，耐蝕耐熱構(gòu)件，大型鍋爐的過熱器、再熱器，其抗高溫氧化溫度為7050Cr17Ni12Mo2(316)0Cr18Ni12MoTi00Cr17Ni14Mo2(316L)0Cr19Ni13Mo3(317)00Cr19Ni13Mo3(317L)這五種鋼是GB150推薦使用的含有鉬元素的奧氏體鉻鎳不銹鋼鋼號(hào)，在Cr-Ni不銹鋼中加入Mo后可提高鋼在還原性介質(zhì)中的耐蝕性；提高抗孔蝕和縫隙腐蝕能力，在這5種鋼中Mo含量越高

13、，碳含量越低，耐蝕性越好。這5種鋼可以承受任何常用形式的加工，如冷軋、冷拔、深沖、彎曲、卷邊、脹管等。熱加工則以超低碳的00Cr17Ni14Mo2和00Cr19Ni13Mo3鋼最容易，過熱敏感性也低，5種鋼均在固溶狀態(tài)下使用，5種鋼的焊接性能都較好。三、 各國(guó)不銹鋼牌號(hào)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。常用不銹鋼牌號(hào)與各國(guó)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)參考對(duì)照表中國(guó) 日本 美國(guó) 德國(guó) GB1220/(GB4237)JISAISI/ASTMDIN17440/DIN17007 DIN17224/DIN170070CR19Ni9 SUS304TB 304/S30400 X5CrNi1810/1.4301 00Cr19Ni10/(00Cr

14、19Ni11) SUS304LTB 304L/S30403 X2CrNI1911/1.4306 0CR25Ni20 SUS310STB 310S/S31008 0CR17Ni12Mo2 SUS316TB 316/S31600 X5CrNIMo17122/1.4401 00Cr17Ni14Mo2 SUS316LTB 316L/S31603 X2CrNIMo17132/1.4404 0Cr19Ni13Mo3 SUS317TB 317/S31700 X5CrNIMo17133/1.4436 00Cr19Ni13Mo3 SUS317LTB 317L/S31703 X2CrNIMo18143/1.4435 (1Cr18Ni9Ti) X10CrNITI1810/1.4541 0Cr18Ni10Ti/(0Cr18Ni11Ti) SUS321TB 321/S32100 X10CrNITI1810/1.4541 0Cr18Ni11Nb SUS347TB 347/S4700 X10CrNiNb1810/1.4550 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)GB/T14975-94 GB/T14976-94