1、不銹鋼材料知識講座,1、不銹鋼發(fā)展史 2、不銹鋼基本元素組成及作用 3、不銹鋼分類 4、不銹鋼性能 5、不銹鋼牌號表示方法及國內(nèi)外牌號對照 6、不銹鋼腐蝕,1、不銹鋼發(fā)展史,不銹鋼的發(fā)明是世界冶金使上的一項重大成就。 1904年1911年間，在法國、英國及德國有人發(fā)現(xiàn)并提出了鋼的不銹性能和鈍化理論（均含鉻元素）。 19121914年，在英國、美國和德國相繼開發(fā)出了鐵素體、馬氏體和奧氏體不銹鋼。 1929年德國人施特勞斯取得188（Cr18，Ni8）的低碳不銹鋼的專利權(quán)。從此，拉開了不銹鋼工業(yè)化快速發(fā)展的序幕。 我國不銹鋼大量生產(chǎn)是在1949年以后。早期先生產(chǎn)Cr13型馬氏體不銹鋼，后來才開始生

2、產(chǎn)18-8型。,2、不銹鋼基本元素組成及作用,.不銹鋼是一種合金鋼，主要的合金元素有：鉻、鎳、硅、鋁、鉬、銅、錳、氮、鈦、鈮和碳。 .主要合金元素的作用： 鉻、硅、鋁：為形成鐵素體的元素，是不銹鋼獲得耐腐蝕性能的主要合金元素。當(dāng)鋼中鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過12%時，能產(chǎn)生一種與基體組織牢固結(jié)合的鉻鐵氧化物（FeCr）2O3的鈍化膜,使金屬與外界隔離而不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。,鎳：為形成奧氏體的元素，能使合金表面鈍化，擴(kuò)大鋼在酸中的鈍化范圍，是耐蝕鋼的主要合金元素。 鉬：鉬是形成鐵素體的元素，在鉻不銹鋼中加入鉬，可以改善鋼的耐蝕性，提高強(qiáng)度與硬度。獨特之處是能抵抗氯離子產(chǎn)生的點腐蝕。 碳化物的影響 碳是降低耐蝕

3、性的一種有害元素。在不銹鋼中應(yīng)盡量控制碳的含量，愈少愈好。在我國部銹鋼牌號中，碳含量在0.060.08之間（牌號前加0表示），稱為低碳不銹鋼，碳含量0.03的，謂之超低碳不銹鋼（牌號前加00表示） 。,不銹鋼防銹過程,不銹鋼表面在受到外來物體的損傷后，氧化膜會遭到破壞，但是不銹鋼材料會在幾分鐘至數(shù)小時內(nèi)在破損的表面上形成新的氧化膜。含Cr越高，形成越快，所以不銹鋼材料在使用過程中能持續(xù)地產(chǎn)生防腐效果。,3、不銹鋼分類,（1）按合金成分分: 鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳氮不銹鋼以及低碳不銹鋼、超低碳不銹鋼和高純度不銹鋼。 （2）按性能特點分： 耐熱不銹鋼、耐酸不銹鋼 （3）按金相組織分： 鐵素體型

4、（F）、馬氏體型（M）、奧氏體型 （A）、奧氏體鐵素體型（AF）、奧氏體馬氏體型（AM）、沉淀硬化型（PH）。 【注】通常都是以金相組織進(jìn)行分類，下面重點講述。,（1）鐵素體型不銹鋼, Cr含量：11%30%之間 材質(zhì)較脆，強(qiáng)度較高，冷加工硬化傾向較低，加工時不會產(chǎn)生馬氏體，加工后不會時效開裂，只會在加工過程中開裂。 無法通過熱處理強(qiáng)化，焊接工藝性較差，有磁性。,鐵素體型不銹鋼,國家標(biāo)準(zhǔn)牌號主要有： 00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、 00Cr30Mo2等。 其中1Cr17可稱之為430（美國牌號),又可稱為180（德國牌號） ，是一種較為常見的鐵素體不修鋼。 主要用途： 制造硝酸化

5、工設(shè)備的吸收塔、熱交換器、儲槽和運輸硝酸用的槽罐以及制造其他承受沖力載荷的零部件和設(shè)備。炊具行業(yè)應(yīng)用非常廣泛。,（2）、馬氏體不銹鋼,顯微組織為馬氏體。 Cr的含量為11.5%18.0%之間。 C的最高含量可達(dá)0.6%，是一類可以用熱處理（淬火回火）手段調(diào)整其性能的鋼（可以硬化的鋼種）。高的強(qiáng)度和硬度，焊接性較差，有磁性。 可以分為馬氏體鉻不銹鋼與馬氏體鉻鎳不銹鋼。 國家主要牌號有：1Cr13 （410） 、2Cr13（420）、3Cr13 （420） 、1Cr17Ni2 用途：廣泛用來制造對韌性和沖擊韌度要求較高的零件，如汽車輪胎的葉片、內(nèi)燃機(jī)排氣閥和醫(yī)療器械。,（3）、奧氏體不銹鋼,其顯微

6、組織為奧氏體。 不能通過熱處理強(qiáng)化，冷加工硬化程度高，容易出現(xiàn)時效開裂現(xiàn)象。可以采用以下方法避免加工硬化： 1、提高鎳元素的含量； 2、退火處理：將產(chǎn)生的馬氏體轉(zhuǎn)變成奧氏 體，有口部退火與整體退火(整體退火一定 要在最后一次拉深的前一次進(jìn)行）。 3、加快沖壓速度，使馬氏體來不及轉(zhuǎn)變。 4、升高溫度，可以減少馬氏體產(chǎn)生。,奧氏體不銹鋼,無磁性，經(jīng)冷加工后會產(chǎn)生少量馬氏體而出現(xiàn)磁性（可用熱處理消除）。 有較好的塑性和韌性，好的沖壓和焊接性能，有優(yōu)良的耐蝕性和耐熱性能。,奧氏體不銹鋼,主要牌號：0Cr18Ni9（304）、0Cr18Ni9Ti、 1Cr18Ni9（302）、 1Cr18Ni9Ti、0

7、0Cr18Ni10 其中0Cr18Ni9可叫304（美國牌號），又可叫188與1810。 用途：應(yīng)用非常廣泛，其產(chǎn)量與用量占不銹鋼總量的70。,4、不銹鋼的性能,（1）物理性能 密度（從小到大）：鐵素體碳鋼奧氏體 430：7.70； Q235：7.86；304：7.93； 電阻率（從小到大）：碳鋼鐵素體奧氏體 線膨脹系數(shù)（從小到大）：碳鋼鐵素體奧氏體（奧氏體鋼比碳鋼大40%） 熱導(dǎo)率（從小到大）：奧氏體鐵素體碳鋼（奧氏體鋼約為碳鋼的13） 【注】奧氏體不銹鋼在焊接時會引起較大的焊接變形，特別是在異種金屬（如碳鋼、低合金鋼）焊接時，由于熱導(dǎo)率和線膨脹系數(shù)有很大的差異，會產(chǎn)生很大焊接殘余應(yīng)力。,（

8、2）力學(xué)性能,奧氏體不銹鋼：綜合性能最好，既有足夠的強(qiáng)度，又有極好的塑性，同時硬度又不高。具有良好的彎折、卷曲和沖壓成形性，便于制成各種形狀的零件?？梢越?jīng)受住多次拉深（為防止中途破裂，中間須增加退火處理,退火溫度多在850970度之間）。 鐵素體不銹鋼：普通純度高鉻鐵素體不銹鋼，如 430，與奧氏體不銹鋼相比，由于含碳量較高，其室溫脆性較大，焊接工藝性較差。難以進(jìn)行深加工，經(jīng)過深拉深時很容易起皺或破裂，一般經(jīng)過3次拉深后，就已經(jīng)很難再往下繼續(xù)拉深。,5、不銹鋼牌號表示方法及國內(nèi)外牌號對照, 國內(nèi)牌號表示方法(GB)： 第一位數(shù)表示平均含碳量（千分之幾計），0表示含碳量0.060.08，00表示

9、碳含量0.03。 合金元素含量：平均含量 1.5時，不寫數(shù)量；平均含碳量為 1.5 2.49，2.5 3.49時，相應(yīng)標(biāo)明2、3. 如：1Cr18Ni9Ti、1Cr17等, 美國牌號表示方法：AISI標(biāo)準(zhǔn)牌號 第一位數(shù)表示類別，第二、三位表示順序號。 2：鉻鎳錳系 3：鉻鎳系 4：鉻系 5、低鉻系 舉例：202、304、430、504等。如數(shù)字后加L，則表示超低碳含量（碳含量0.03），如304L。,日本牌號表示方法（JIS標(biāo)準(zhǔn)）： 日本JIS不銹鋼材標(biāo)準(zhǔn)的牌號表示為SUS數(shù)字編號。 S（Stainless）：鋼，U（Use）：用途， S（Steel）：不銹 數(shù)字編號基本采用美國AISI的牌號

10、表示方法。 舉例：SUS201 、SUS304、SUS430、SUS504 日本獨特的牌號，采用向類似的AISI的牌號在其后加J1、J2來表示，如SUS304J1。, 德國牌號（DIN標(biāo)準(zhǔn)）： X5CrNi18-10，1.4301表示如下： “X”表示合金鋼，”5“含碳量（萬分之幾）， “CrNi”主要合金元素，“18-10”表示元素百分含量。 “1”鋼的代號，“43”鋼組代號，“01”按需要區(qū)分的數(shù)字代號。 鋼組代號： 40-Ni2.5，無Mo，Nb和Ti 41-Ni2.5，含Mo，無Nb和Ti 43-Ni2.5，無Mo，Nb和Ti 44-Ni2.5，含Mo，無Nb和Ti 45-含特殊添加元

11、素,不銹鋼的表面種類,2D板：表面呈略具光澤的銀白色板； 2B板：呈銀白色且比2D表面佳的光澤度和平坦度； NO.3：有佳的光澤度、粗紋； NO.3：有佳的光澤度、細(xì)紋； HL：呈銀灰色且具發(fā)絲條紋； Mirror：鏡面效果；,6、不銹鋼腐蝕, 金屬的腐蝕分三大類： A.物理腐蝕：金屬的物理溶解屬于物理腐蝕。 B.化學(xué)腐蝕：是指在介質(zhì)中直接發(fā)生的化學(xué)作用， 即金屬同介質(zhì)中離子直接交換電荷。 C.電化學(xué)腐蝕：金屬在電介質(zhì)中，由于電極反應(yīng)而 發(fā)生的腐蝕。 不銹鋼的主要腐蝕形式： A.均勻腐蝕（表面腐蝕） B.點腐蝕 C.縫隙腐蝕 D.晶間腐蝕 E. 應(yīng)力腐蝕,A.均勻腐蝕,定義 指接觸腐蝕介質(zhì)的金

12、屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。 均勻腐蝕使金屬截面不斷減少，對于被腐蝕的受力零件而言，會使其承受的應(yīng)力逐漸增加，最終達(dá)到材料的斷裂強(qiáng)度而發(fā)生斷裂。 存在均勻腐蝕的環(huán)境，須選用耐腐蝕較好的材料。,B.點腐蝕,定義 是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生高度的局部腐蝕。 點腐蝕是金屬表面局部鈍化膜被腐蝕破壞所致。 在含有氯離子的介質(zhì)中，最易引起不銹鋼的點腐蝕。 防蝕辦法： 減少介質(zhì)中氯離子與氧離子含量，降低介質(zhì)溫度，加入緩蝕劑。 盡量不進(jìn)行冷加工。 降低鋼中碳的含量，提高鉻、鎳含量。,C.縫隙腐蝕,定義 是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑，是局部腐蝕的一種。 防腐措施： .

13、適當(dāng)增加鉻、鉬含量 .改善運行條件，改變介質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)形式 防蝕辦法： 在鋼中適當(dāng)增加鉻、鉬的含量。 改善運行條件，改變介質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)形式,D.晶間腐蝕,定義 集中發(fā)生在金屬顯微組織晶界并向金屬材料內(nèi)部深入的一種有選擇性的腐蝕破壞。這是一種危害性很大的腐蝕破壞。 奧氏體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕的原因： 加熱到600800溫度區(qū)間會發(fā)生敏化，即在晶界區(qū)產(chǎn)生貧鉻，貧鉻的金屬在腐蝕介質(zhì)作用下首先被腐蝕溶解而形成晶間腐蝕。 該腐蝕多發(fā)生在焊接接頭處。普通純高鉻鐵素體焊接后在700800C進(jìn)行短時間保溫退火處理，又可恢復(fù)耐蝕性。,晶間腐蝕,奧氏體鋼防止晶間腐蝕的方法： 1、固溶處理，10501150度保溫，水冷。 2、降低C含量，304L、316L。 3、加入Ti或Nb形成碳化物。 4、采用雙相不銹鋼。,晶間腐蝕,鐵素體鋼防止晶間腐蝕的方法： 1、700800度回火處理； 2、降低