不锈钢分类ppt课件.ppt
不锈钢（3）,主讲 侯哲哲,石家庄铁道大学,金属材料学,一、铁素体不锈钢,1.1常用铁素体不锈钢及特点,特点化学成分特点: Wc = 0.1 %左右 WCr = 1330%,热处理特点: 不能进行热处理强化。,铁素体不锈钢主要有三种类型,（1）Cr13型 如0Cr13、 0Cr13Al、 0Cr13Ti等；（2）Cr17型 如1Cr17、 0Cr17Ti、 0Cr17Mo等；（3）Cr25-30型 如1Cr28、 0Cr25Ti、 00Cr30Mo2等；,基本特点,含碳量0.25%，为提高某些性能， 可加入Mo、Ti、Al、Si等元素；,在硝酸、氨水等介质中有较好的耐 蚀性和抗氧化性；,力学性能和工艺性较差，脆性大， TK在室温左右。,无同素异构转变，多在退火软化态 下使用。,牌号: 1Cr17、1Cr17Ti、1Cr28等。,用途:化工设备中要求耐蚀性高、塑 性好、强度低的容器、管道等。,铁素体型不锈钢的用途,硝酸生产装置,合成氨生产装置,铁素体型钢,添加Si、Al等,增加Cr,加S,提高耐蚀性,Cr13Si3,Cr13SiAl,提高耐蚀性,Cr28,Cr25,Cr17,提高切削性,Cr14S,Me的作用,1.2 铁素体不锈钢的脆性,高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要有几个方面：,（1）粗大的原始晶粒 由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶粒粗化速率高。在600以上晶粒就开始长大，而A不锈钢相应为900 。,思考:为什么不能象一般钢那样经过重新加热重结晶而细化晶粒?,（2）F不锈钢存在475脆性 当15%Cr时，随Cr其脆化倾向也。在400525 长时间加热或缓慢冷却时，钢就变得很脆，以475 加热为最甚。,原因：在脆化T范围内长时间停留时，铬有序化相，与母相共格大内应力。 AK ,(3)金属间化合物 相的形成 相具有高硬度，有大的体积效应，且常沿晶界分布，所以使钢产生了很大的脆性。,在FeCr相图中，45%Cr当T820，开始析出相。（如图9-19） 但由于显微偏析及其它Me的影响，当Cr%17%时，就形成相。,生成相,【相】： 是一种硬而脆的中间相。简单正方点阵，晶胞内含有30个原子。,相形成,【相的特征】：,1、硬度（HRC68以上） 相引起很大的脆性，并能促进晶间腐蚀。 2、形成速度与T有关。在接近共析温度时，形成速度T形成速度。 加热到T850时半小时后，相将全部消失，恢复韧性。,Me对相的影响：,有利于析出相的因素： Cr C化物形成元素 Mn 预先冷加工 不利于析出相的因素： Ni，C、N,1.3、F不锈钢的热处理,热处理的意义 消除晶间腐蚀倾向,高CrF不锈钢平衡组织F+Cr的碳化物,F不锈钢的热处理,在加热和冷却过程中有碳化物的溶解、析出过程。 这类钢的热轧退火富Cr的合金F+C化物 碳化Cr的析出，导致其周围贫Cr易产生晶间腐蚀或点蚀； 高温下，部分FA相变在冷却时AM脆性，并促进晶间腐蚀倾向。 为了获得成分均匀的F组织，碳化Cr的析出消除晶间腐蚀倾向。热轧后要进行热处理。,淬火消除贫Cr区：870950，水冷。避开相析出及晶间腐蚀区。 退火消除应力：560800。要考虑 、 。,热处理工艺 淬火+退火,二、马氏体不锈钢,这类钢主要含有1218%Cr，淬火冷却能产生M。,2.1 马氏体不锈钢的成分和组织特点,1Cr13:M+F,2Cr13:M,类似于调制钢,制造不锈钢结构件,4Cr13:M+K,类似于工具钢,制造耐蚀工具（手术刀等）,3Cr13:M,马氏体型不锈钢 - 1Cr13型钢,化学成分特点: Wc = 0.1 0.4 % WCr = 13 %,热处理特点:正火后的组体是马氏体。,牌号: 1Cr134Cr13,用途: 医疗器械,医用镊子,马氏体型钢,增加C,增加Cr,C,增加S,Se,提高强度、硬度热强度,2Cr13,3Cr13加Mo,提高耐蚀性、提高强度韧性,Cr17Ni2,Cr13Ni2,提高切削性,1Cr13S，4Cr13Se,4Cr13,提高强度,9Cr18MoV,增加Ni,Cr,提高淬火硬度,提高强度,3Cr13Mo,9Cr18加Mo,V,M不锈钢的重要成分是Cr、C,1）按 n/8 规律： n=1时，Cr%t=11.7%t。 2）Cr13 3）9 Cr18 4）1 Cr17Ni2是这类钢中耐蚀性最好的,M不锈钢种类,2.2 Cr13型马氏体类钢的热处理,常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质处理和淬火+低温回火。,软化处理,软化处理有两种方法： 一是进行高温回火，将锻轧件加热至700800保温26小时后空冷，使马氏体转变为回火索氏体。 另外也可以采用完全退火。,调质处理,1Cr13、2Cr13常用于结构件调质。因为铬抗回火性和AC1点，所以调质回火温度也相应.通常为640700。 回火后应采用油冷 ?,淬火低回,3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工具，所以采用淬火低温回火。T淬在10001050，为减少变形，可用硝盐分级冷却。组织为马氏体+碳化物+少量AR,1Cr17Ni2钢的设计思路：,为了耐蚀性 ：为了获得M :特征：是M不锈钢中，耐蚀性最好，强度最高用途： 与海水接触的部件缺点：,1Cr13金相组织图,1Cr13供货状态组织 ( 化染 ) 580 ,三、奥氏体不锈钢,奥氏体不锈钢是应用最广泛的耐酸钢，约占不锈钢总产量的2/3。奥氏体不锈钢优点如下：, 具有很高的耐腐蚀性； 塑性好，容易加工变形成各种形状钢材； 加热时没有同素异构转变，焊接性好； 韧度和低温韧度好，一般情况下没有冷脆倾向，有一定的热强性； 不具有磁性； 价格较贵，切削加工较困难，导热性差。,3.1 奥氏体不锈钢的成分特点,奥氏体不锈钢的主要成分是Cr和Ni，18Cr和8Ni的配合是世界各国奥氏体不锈钢的典型成分。,Cr+Ni=18+8=26,耐蚀电位接近n/8定律中n=2的电位值,具有良好钝化性能,单相奥氏体组织,耐蚀性达到较高的水平.Cr、Ni再,更为优良,图 不锈钢组织状态图（焊后冷却）,Ti、Nb:稳定K，抗晶间腐蚀的能力； Mo: 不锈钢钝化作用，点腐蚀倾向，钢在有机酸中的耐蚀性； Cu: 钢在硫酸中的耐蚀性； Si: 钢抗应力腐蚀断裂的能力。 平衡态时为奥氏体+铁素体+碳化物组织，经过固溶处理后获得了单相奥氏体。,3.2 奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,现象,奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介质中工作时，在离焊缝不远处会产生严重的晶间腐蚀。,原因,在焊缝及热影响区(450800)，沿晶界析出了K（Cr,Fe）23C6，晶界附近区域产生贫Cr区（低于1/8定律的临界值）。,晶间腐蚀机制的基本类型：,1、防腐蚀元素在晶界区贫化；2、在晶界产生的析出物化学稳定性低；3、降低耐蚀性的表面元素沿晶界偏析。,敏化处理,在Cr-Ni奥氏体不锈钢中，在450800的温度范围内时效处理，可考察不锈钢晶间腐蚀的敏感性。敏化处理和敏感性的关系通常用TTS（Time-Temperature-Sensitivation）曲线来表示，如下图所示. 敏化处理后，在金相组织上可看到碳化物沿着晶界析出.,曲线1表示钢开始产生晶间腐蚀，曲线2是由于时间充分，晶间腐蚀倾向已不再出现，也就是产生晶间腐蚀现象结束线。曲线包围的区域是产生晶间腐蚀的温度、时间范围。,经强K形成元素Ti、Nb合金化的不锈钢称为稳定性钢。这种钢析出K的温度范围可分成两个区域，如上图右 。曲线1表示析出M23C6型K的富Cr区域，曲线3表示析出MC型K的区域，曲线2是产生晶间腐蚀的区域。在仅有MC型碳化物析出的区域，没有晶间腐蚀倾向。 Ni、Co、Si，促进产生晶间腐蚀，Mo、Ti、Nb、Mn、V，都能不同程度地阻止晶间腐蚀的倾向。显然，钢中含碳量的提高，钢的晶间腐蚀倾向也增大。,为防止A不锈钢的晶间腐蚀，可采取以下措施：,（1）降低钢中的含C量；,（2）加入Ti、Nb，析出特殊K，稳定组织；,（3）进行10501100的固溶处理，保证Cr含量；,（4）对非稳定性A不锈钢进行退火处理，使A成分均匀化 ，消除贫Cr区;,（5）对稳定性钢，通过热处理形成Ti、Nb的特殊K，以稳定固溶体中Cr含量，保证含Cr量水平.,3.2 奥氏体不锈钢的热处理,固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般为10501150，比较常用10501100。为了保证高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。一般情况下，多采用水冷。 固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有最高的耐蚀性能。,稳定化处理,也称为稳定化退火。这种处理只是在含Ti、Nb的A不锈钢中使用。合理选择稳定化处理的温度和时间，获得最佳的效果。,一般原则,高于Cr23C6的溶解温度而低于TiC的溶解温度。通常采用850950，保温24h后空冷，如下图所示。在稳定化退火过程中，能将Cr23C6转变为TiC，彻底消除晶间腐蚀倾向。,奥氏体型不锈钢-18 8型钢,化学成分特点: Wc = 0.08 0.14 % WCr = 1719 % WNi = 811 % Cu、Ti、Mo等。,加工特点:不能进行热处理强化,只能 冷塑性变形强化。,热处理特点:固溶处理;稳定化处理; 消除应力退火。,牌号: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti,用途: 化工容器、管道等。,1Cr18Ni9Ti固溶处理组织金相图,1Cr18Ni9Ti固溶处理组织 580 ,四、双相不锈钢,特点： A的存在：高Cr-F的脆性 晶粒长大倾向可焊性、韧性 F的存在：A的s、 A的抗晶间腐蚀能力成分：1826%Cr,47%Ni,4.1 F+A双相不锈钢,注意： 双相不锈钢存在一定的脆性倾向，尤其在焊接区。 易出现一系列金属间化合物，造成脆性克服： 采用10001100淬火韧化。,4.2 A+M不锈钢,又称超高强度不锈钢设计思想：,室温时基体为A,部分AM,加工成型,低温处理,沉淀硬化,A+M,强化工艺流程：,美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的,奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记，铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢 是以410、420以及440C为标 记，双相（奥氏体铁素体），不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。,本章小结：,耐蚀能力遵循n / 8规律。A不锈钢主要问题是晶界腐蚀。措施:从合金化角度考虑,C含量和加入Ti、V元素; 从热处理工艺考虑，应根据各合金K形成、 溶解、析出的规律，设计和制定热处理工艺参数。,不锈钢主要矛盾是耐蚀性和强度的合理兼顾。对于一定成分的不锈钢，要达到预定耐蚀性和力学性能，关键是热处理工艺。不同类型或成分的不锈钢适用于不同介质的工作环境,习题：,1、F不锈钢三类脆性的产生原因和热处理特点？2、A不锈钢产生晶间腐蚀的原因及其预防措施？3、为什么Cr可以提高不锈钢的耐蚀性？在不锈钢中Cr的含量通常是多少？,谢谢！,
