不锈钢选用ppt课件.ppt

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1、2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,1,不 锈 钢 选 用,华新丽华(股)公司报告人： 工程师 关圣立,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,2,不 锈 钢 选 用,材料特性材料机械性质高温、低温性质加工塑性成形性,使用环境温度腐蚀环境功能/结构,成 本材料成本加工成本维修成本.,选 择 适 当 的 材 料,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,3,材料选用基准加工强化材料(如弹簧钢、车幅线 ；稳定机械性及加工硬化性 )选用 304H、302；不可选用304、430、410 低温环境下使用(低温脆裂；材料之冲击性质)选择奥氏体不锈钢；不可选用铁素体、马氏体、双相钢(材

2、料结构有关；需有极佳P、S控制能力；本厂制程能力 P：0.02% ；S：0.001% )腐蚀环境的要求严重腐蚀环境：奥氏体不锈钢、双相不锈钢中度腐蚀环境：铁素体不锈钢轻度腐蚀环境：马氏体不锈钢、析出硬化型不锈钢抗敏化现象(造成材料局部腐蚀及晶界裂化)选择低碳系列钢种如304L；稳态系列钢种如321、347(极低碳控制能力、稳定固溶化处理制程及材料温度稳定性；本厂制程能力：C：0.02% ) 快削鋼選用(改善刀具粘屑及材料切屑不易断裂的问题)304F、303F、303Cu、316F、430F、416 (控制均匀适当的MnS分佈),2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,4,不 锈 钢 材

3、料 特 性, 不锈钢材料基本简介沃斯田铁系(奧氏體不銹鋼)肥粒铁系(铁素體不銹鋼)麻田散铁系(馬氏體不銹鋼)析出硬化型双相钢 高、低温性质 475C脆性、 相脆性不锈钢在化学环境腐蚀特性不锈钢之抗腐蚀性与加工性成本因素,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,5,沃斯田铁系不锈钢特性,沃斯田铁系不锈钢包含 2XX、3XX材料微观组织 相、 + 相 ( + 相 )材料强化：固溶强化、加工强化退火状态之材料不具磁性，冷加工后材料磁性随加工量的增加而增加冲击性质佳，无韧脆转换温度(DBTT)具有良好的耐蚀性，但需避免敏化现象、SCC现象、孔蚀现象沃斯田铁系不锈钢车削性质,2022/11/7,華

4、新麗華(股)公司鹽水廠,6,沃斯田铁系不锈钢分类 (p18),具有良好的耐蚀性，但须避免敏化现象、SCC腐蚀及孔蝕无磁性(退火状态)，加工成形会呈现磁性冲击性质佳易焊接,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,7,材料微观组织 ： 相、 + 相( + 相 ) (p27),T = 1100 C,大部分沃斯田鐵系不銹鋼為雙相材(相+ 相) 熱處理可降低相面積率，但無法借由熱處理達到完全消除。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,8,沃斯田铁系不锈钢强化机构 (p2526),固溶强化：利用C、N、B.等合金元素强化材料强度加工硬化：材料变形，形成沃斯田体相自体加工硬化及变形诱发麻田散

5、体相变态-麻田散体相(一般以测定此相判断磁性大小) -麻田散体相加工量 材料强度 材料磁性 ,选取钢种：304N、316N、304H、302.,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,9,沃斯田铁系不锈钢强化机构 (p19、p28),18/9,304-as-annealed,304-as-rolled,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,10,沃斯田铁系不锈钢强化机构 (p29),沃斯田铁系不锈钢常温微观组织为准沃斯田体相及麻田散体相共存，因此常温加工沃斯田体不锈钢易生成麻田散体相 -麻田散体相，可以用400 C 800 C热处理消除 -麻田散体相，可以用150 C 400 C

6、热处理消除高强度选取钢种(弹簧线、五金硬线、车幅线 )：304H、302、310.等,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,11,沃斯田铁系不锈钢之冲击性质 (p35),沃斯田铁系不锈钢为面心立方结构(fcc)，无韧脆转换温度，适合低温使用肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用低温使用钢种：304N、310、316.等,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,12,不锈钢之腐蚀现象 (p69),均匀腐蚀伽凡尼腐蚀间隙腐蚀孔蚀晶界腐蚀应力腐蚀腐蚀疲劳冲蚀腐蚀氢脆,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,13,沃斯田铁系不锈钢之敏化现象 (晶界腐

7、蚀) (p3031),碳元素在沃斯田铁相固溶 450 C 850 C 析出碳化物可利用TTP图、TTS图判断，材料适当热处理及使用温度区间避免敏化钢种：304L、316L、317L、321、347.等,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,14,沃斯田铁系不锈钢之SCC现象 (p7576),构成应力腐蚀的条件腐蚀环境材料敏感性外加应力(拉伸应力),选用钢种：304L、304H、302、316、347、310、314.等,(X100),2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,15,沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象 (p73),自催化反应选用钢种：316、316L、317.等,2022/1

8、1/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,16,沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象 (p74),表面粗糙度 孔蚀现象 ,ASTM G48 - 6% FeCl2,0.01m,0.10m,1.0m,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,17,沃斯田铁系不锈钢之车削性质 (p32),材料添加Mn、S、Se.等合金元素，改善沃斯田铁系不锈钢车削性质快削钢种：304F、303F、303Cu.等,304,303F,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,18, 肥粒铁系不锈钢特性,肥粒铁系不锈钢分类材料微观组织 相、 + 相材料强化机构冲击性质敏化现象、SCC现象高温热疲劳性车削钢种,2022/11/7,華

9、新麗華(股)公司鹽水廠,19,肥粒铁系不锈钢(4XX)分类 (p20),430,具有良好的耐蚀性(抗Cl应力腐蚀、孔蚀、间隙腐蚀)无法藉由加工硬化强化材料常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用过热及焊接会造成晶粒粗大，且焊接时需作预热及焊后热处理,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,20,材料微观组织： 相、 + 相 (p3334), 符合%Cr-17(%C) 12.5%时，材料由高温至低温之微观组织为 相或 + 相 。C 0.12%、14%18%Cr：430；变形加工温度900C，易生成 相(冷却至室温时会形成麻田散体相) 。C 0.35%、23%30%Cr：446；材料由低

10、温至高温无相变化，但应避免晶粒粗大的现象。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,21,肥粒铁不锈钢之加工硬化 (p19), 无法藉由加工硬化达到材料强化的目的 。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,22,肥粒铁系不锈钢之冲击性质 (p3536),肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用Cr% DBTT 偏向高温侧,T(C),2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,23,肥粒铁系不锈钢之敏化现象 (p36),沃斯田铁系不锈钢敏化温度区间500 C 850 C肥粒铁系不锈钢敏化温度区间400 C 700 C,2022/11/7,華新麗華(股

11、)公司鹽水廠,24,肥粒铁系不锈钢之SCC现象,肥力铁不锈钢具有良好抵抗应力腐蚀,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,25,肥粒铁系不锈钢之高温热疲劳性 (p37),肥粒铁系不锈钢的高温疲劳阻抗性质较优于沃斯田铁系不锈钢添加铌(Nb)合金元素达到改善肥粒铁系不锈钢之高温机械性质使用钢种：430、409Cb.等,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,26,肥粒铁系不锈钢之车削性质,材料添加Mn、S.等合金元素，改善肥粒铁系不锈钢车削性质使用钢种：430F,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,27,麻田散铁系不锈钢特性,麻田散铁系不锈钢分类材料微观组织冲击性质回火脆性耐

12、蚀性质车削钢种,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,28,麻田散铁不锈钢(4XX)分类 (p21),可藉由热处理提升材料强度回火脆性常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用耐蚀性较差,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,29,材料微观组织 (p39),材料由高温时之微观组织为 相或 + 相 。退火材为 相+ Carbide 。淬火微观组织为麻田散体相 (残留沃斯田体相),2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,30,麻田散铁系不锈钢之冲击性质 (p35),麻田散铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用。,2022/11/7,華新麗華(股)

13、公司鹽水廠,31,麻田散铁系不锈钢之回火脆性 (p40),麻田散铁系不锈钢为在400 C 550 C回火处理，碳化物于晶界析出造成回火脆性。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,32,麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质 (p16),严重腐蚀环境：沃斯田铁系不锈钢、双相不锈钢中度腐蚀环境：肥粒铁系不锈钢轻度腐蚀环境：麻田散铁系不锈钢、析出硬化型不锈钢,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,33,麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质 (p39),本廠以添加钼(Mo)合金元素达到改善麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质 (鹽霧測試結果),2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,34,麻田散铁系不锈钢之车

14、削性质,材料添加Mn、S.等合金元素，改善麻田散铁系不锈钢车削性质使用钢种：416、420F,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,35,析出硬化型不锈钢特性,三种微观组织形态(1)沃斯田析出硬化不锈钢；(2)半沃斯田析出硬化不锈钢；(3)麻田散铁析出硬化不锈钢析出硬化型不锈钢即为铬镍系不锈钢添加铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钴(Co)、钛(Ti)、铌(Nb)等合金元素，经过适当热处理(以固溶化热处理为主)后供应下游加工业。析出硬化型不锈钢Ms温度会随沃斯田铁化处理温度的增加而降低，此为高温时合金元素为固溶状态造成Ms温度会低于室温。加工成行后，才进行人工时效热处理(artifi

15、cal aging)达到析出硬化的目的，因不需淬火，故变形量不大，适合制作高精密之机械配件。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,36, 双相不锈钢特性,双相不锈钢分类及材料微观组织机械性质及冲击性质耐蚀性质优选腐蚀现象,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,37,双相不锈钢之分类及微观组织 (p24),双相不锈钢添加铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、钨(W)等合金元素，此钢种分类以下形态：(1) Fe-23Cr-4.0Ni-0.1N，2304；(2) Fe-22Cr-5.5Ni-3.0Mo-0.15N，2205；(3) Fe-25Cr-5.0Ni-2.5Mo-0.17N-

16、Cu，2505；(4) Fe-25Cr-7.0Ni-3.5Mo-0.25N-W-Cu，2507此钢种具有较高的强度及较高的加工硬化率、良好的耐蚀性、焊接性,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,38,双相不锈钢之机械性质及冲击性质 (p4243),具有较高的降伏强度 ，约为沃斯田铁系不锈钢的2倍低加工硬化率韧脆转换温度，因此不适合低温使用,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,39,双相不锈钢之耐蚀性 (p44),具有良好的耐蚀性，特别是在含有氯化物环境下之应力腐蚀及孔蚀 。此钢种加热或冷却时，会发生各种析出相及475 C脆化、 相脆化 。,2022/11/7,華新麗華(股)公

17、司鹽水廠,40,双相不锈钢之优选腐蚀现象 (p44),双相不锈钢为两相材料( 相 + 相 )，因此具有优选溶解的现象。此现象会因腐蚀电位的变化选择性侵蚀较活化单相材，故在进行表面电解抛光时应特别注意。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,41,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,42,不锈钢材料之高温、低温特性,不锈钢有良好的高温机械性质及高温抗氧化性使用温度区间：760 C 1150 C,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,43,不锈钢之高温特性 (p5961),潜变破坏强度(100000hr),潜变强度(100000hr),2022/11/7,華新麗華(股)公

18、司鹽水廠,44,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,45,不锈钢之低温特性 (p62),必须考虑材料冲击性质低加工成形：301、304、304L.高加工成形：304N、310、316、316N.,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,46,不锈钢材料之475C脆性、 相脆性特性,沃斯田体相仅会发生相脆化，肥粒体相则475 C脆化及相脆化均会发生。475 C脆化：发生温度区间为340 C 550 C，其中以475 C最为严重；当热处理作用下 + ，导致材料脆化，现象可界定在340 C至516 C以下均会发生；材料热处理至516 C以上(如600 C)再脆火处理即可消除脆性现象。

19、 相脆化：发生温度区间为550 C 700 C； 相为一富铬相(Cr-rich phase)，在相或相中均会形成，但以相较易生成， 相的形成材料会增加硬度；相脆化的原因，为相于晶界析出造成脆化相，材料延性、韧性及抗腐蚀性均会降低。,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,47,不锈钢材料于化学环境腐蚀特性,化学环境腐蚀为均匀腐蚀现象可以利用等腐蚀曲线图选用钢种,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,48,不锈钢之化学腐蚀特性,磷酸(H3PO4),氫氧化鈉(NaOH),Corrosion Rate: 0.1 mm/yr,Corrosion Rate: 0.1 mm/yr,2022/

20、11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,49,不锈钢之抗腐蚀性与加工性,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,50,Life Cycle Cost =(whole of life cost),Initial Costs,863,+Costs over the life of the structure,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,51,Illustration of a typical Life Cycle Costing (LCC) analysis,Life Span (years),TotalCost $(presentvalue),857A,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,52,Comparisons of Life Cycle Costs,下水道(Manhole equipment),857B,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,53,Comparisons of Life Cycle Costs,輸送管(Pipeline equipment),857B,2022/11/7,華新麗華(股)公司鹽水廠,54,敬 请 指 导,