金相检验6-不锈钢的金相检验.ppt

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1、不锈钢的金相检验,主讲：王文科,特殊性能钢的定义,特殊性能钢简称特殊钢,是指具有特殊的物理和化学性能的钢。根据它们的性能特点可分为：1.不锈钢：是不锈钢和耐酸钢的总称。2.耐热钢：具有较好的抗高温氧化性能（和高 温强度）的不锈钢。3.耐磨钢：ZGMn13是古老的高耐磨钢。4.磁钢,不锈钢定义的广义性和狭义性不锈钢在空气和弱腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢耐酸钢在酸、盐溶液等强腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢 由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。统称不锈耐酸钢，简称不锈钢。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。,分类,按金相组织划分(GB/T13304-1991)F、M

2、、A、A-F、PH按合金元素种类划分 Cr、Cr-Ni、Cr-Ni-Mo、Cr-Mn-Ni,特点及用途,良好耐腐蚀性、氧化性、优异的力学性能、物理性能、工艺性能化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛的应用。,合金元素,不锈钢中常见的合金元素：C、Cr、Ni、Mn、Si、N、Nb、Ti、Mo奥氏体形成元素：C、Ni、Mn、N、Cu等铁素体形成元素：Cr、Si、Ti、Nb、Al、Mo等,合金元素的作用,提高基体金属的电极电位在室温下获得单相固溶体组织表面形成结构致密、不溶于腐蚀介质、电阻高的保护膜。,单合金元素的作用,C:稳定A元素，强化M钢的重要元素，极易与其他合金元素形成合金碳化物，导致不锈钢的

3、晶界腐蚀。Cr:F形成元素，提高基体金属的电极电位，易与C生成M7C3、M23C6，钝化能力很强，形成Cr2O3Ni:稳定A元素，提高基体金属的电极电位，减少铁素体的含量Mn:与Ni作用相似，稳定A元素，减少铁素体的含量，可以代替Ni。,单合金元素的作用,Ti、Nb:F形成元素，强化铁素体，优先于Cr与C结合生成TiC、NbCAl、Si:F形成元素，强化铁素体，和O结合生成致密的Al2O3、SiO2氧化膜，过量降低钢的塑性。Mo:F形成元素，强化铁素体，提高耐腐蚀性能,铁素体不锈钢,成分、牌号、特点成分：含Cr：1130%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，基本上不含Ni。Cr17型和Cr25型常

4、用牌号：06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等特点：加热不发生相变不能采用热处理来强化；有强磁；冷加工成型和焊接工艺较差；具有三种脆性倾向：475、相析出脆、高温脆性热处理及金相组织退火：（Cr17 850）、（Cr25 1050）组织：铁素体+低碳马氏体。,铁素体不锈钢,1Cr17钢淬火后组织为铁素体低碳马氏体,马氏体不锈钢,成分、牌号、特点成分：含Cr1214%，含C：0.10.4%，Cr13型。常用牌号：12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等。特点：含碳量较高，淬火后得到马氏体组织；有较高的强度、硬度、耐磨性；通过热

5、处理得到所要求的性能；切削加工性能较好。焊接性能差；有回火脆性。热处理及金相组织退火或高温回火：铁素体+低碳马氏体 淬火：马氏体+少量铁素体淬火+高温回火：保留马氏体位向索氏体（过热：晶粒粗大，大量 铁素体形成；欠热：未溶解碳化物存在）。淬火+低温回火：回火马氏体,马氏体不锈钢,10Cr13淬火温度：1000 1050，组织为马氏体少量铁素体，,马氏体不锈钢,10Cr13，650 回火，组织为回火索氏体铁素体,奥氏体不锈钢,成分、牌号、特点成分：含Cr：1625%，含Ni：720%，基本成分18%Cr，8%Ni，通常称为18-8型不锈钢。常用牌号：304（18Cr-8Ni）、321（18Cr-

6、9Ni-Ti）、347（18Cr-9Ni-Nb）316（18Cr-12Ni-2.5Mo）等特点：不能热处理强化；无磁性，具有优异的的耐腐蚀性；有良好的冷热成型性和焊接性能；切削加工较困难。热处理及金相组织固溶处理：10501100，组织：奥氏体（过热：晶粒长大，铁素体形成）。敏化：500850，组织：晶界析出 低碳马氏体 晶界贫铬稳定化：850900，组织：A+MC（TiC、NbC）抑制晶间腐蚀消除应力：低温处理：300350，高温处理800以上；消除相：通过820以上的加热或固溶处理消除,奥氏体不锈钢,固溶化处理：加热至10001100，使碳化物全部溶于奥氏体中，然后快冷至室温，可得均以奥氏

7、体组织，称为固溶处理。,奥氏体不锈钢,基本成分为Cr：1417，Ni7及少量钼、铝、铜等。固溶处理后组织为奥氏体少量铁素体。,不锈钢中的组织和相,铁素体奥氏体马氏体 铁素体相碳化物相（K相）,不锈钢中的组织和相,铁素体 相是在高温区域形成的相，一般称为铁素体或高温铁素体。以区别于低温铁素体。铁素体是体心立方晶格，但晶格常数与铁素体不同，并表现出较高的脆性。这种相主要是由于加热温度过高、高温中停留过久、化学成分的波动或形成铁素体与奥氏体的元素达不到平衡等原因形成的。,不锈钢中的组织和相,1Crl3钢1100淬油 300回火组织,铸态1Cr18Ni9Ti,不锈钢中的组织和相,相相是一种Fe、Cr原

8、子比例相等的Fe-Cr金属间化合物，其分子式近似可用FeCr表示，晶体结构为正方晶系，在室温下有磁性，硬而脆（68HRC）相一般在500900温度范围内长时间时效时析出，较高的含铬量的质量分数（25%76%）及铁素体的存在均会促进相的析出。,不锈钢中的组织和相,用20g铁氰化钾、20g氢氧化钾，100ml水溶液，1.5V，电解,1Crl8Ni9Ti锻后缓冷后,不锈钢中的组织和相,相的危害相沿晶界分布，钢的塑性显著下降，分散分布对韧性危害较小，并有一定的强化作用。相增加钢的缺口敏感性，对强度、硬度影响不大，对冲击韧性影响显著。相显著地降低钢的塑性、韧性、抗氧化性、耐晶界腐蚀性能，助长热疲劳的产生

9、。相形成后，使基体贫铬（或钼、钨）因此降低了基体抗蚀性，并削弱了固溶强化的效果。总之相的危害性较大，应尽力避免该相的出现。,不锈钢中的组织和相,碳化物相碳化物相是不锈钢中的一个基本组成相，可分为MC、M6C、M23C6、M7C3几种类型，它与钢中的含碳量与合金元素有关。,不锈钢金相检验项目及方法,低倍检验：试验方法：GB/T226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法组织评定：参照GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评级图。GB/T1220-2007不锈钢棒标准中规定不得有肉眼可见得缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。,不锈钢金相检验项目及方法,高倍检验：非金属夹杂物：GB/T10

10、561-2005 钢中非金属夹杂物显微评定方法、ASTM E45-2005奥氏体晶粒度：GB/T6394-2002金属平均晶粒度测定方法ASTM E112铁素体含量：GB/T13305-1991奥氏体不锈钢中相面积含量金相检验法、GB/T6401-1986铁素体奥氏体双相不锈钢中-相面积含量金相测定法GB 4234-2003外科植入物用不锈钢标准中规定铁素体含量、夹杂物级别、晶粒度级别。,耐热钢的金相检验,耐热钢,定义：向钢中加入合金元素提高其热强性和抗氧化性能。使用温度：400650分类：按金相组织：铁素体耐热钢、珠光体-铁素体耐热钢、马氏体耐热钢、奥氏体耐热钢按钢的特性：抗氧化钢：高温下5

11、501200，具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能，并有一定的高温强度；热强钢：在高温下450900既能承受相当的附加应力又具有优异的抗氧化及抗高温腐蚀性能，还要承受周期性的可变应力。按用途：航空涡轮发动机用耐热钢、航天火箭发动机用耐热钢、核反应堆用耐热钢、燃气轮机用耐热钢、内燃机用耐热钢、锅炉和汽轮机用耐热钢、石化装置用耐热钢、工业炉用耐热钢等。,耐热钢金相检验内容,耐热钢的工作温度较高，在使用过程中会发生钢内部的显微组织的变化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析出。金相组织（原始态）的检验，经高温长期使用后钢的显微组织（服役后）的变化，以便为判断零件是否失效提供依据。,耐热钢,铁素体耐热

12、钢合金元素：Cr：1228%，少量的Si、Al、Ti。典型牌号：0C6r13Al、10Cr17、16Cr25N用途：燃烧室、喷嘴等组织：铁素体珠光体-铁素体耐热钢合金元素：合金元素含量不超过57%，属低合金钢典型牌号：15CrMo、12Cr1MoV、17CrMo1V等用途：工作温度350670，锅炉管、汽包和气轮机的紧固件、主轴、叶轮等组织：正火+高温回火，铁素体+珠光体或贝氏体,耐热钢,马氏体耐热钢合金元素：Cr：12%，加入W、Mo、V、Si。典型牌号：12Cr13、14Cr11MoV、15Cr12NiWMoV、40Cr10Si2Mo等用途：工作温度475540，气轮机的叶片、螺栓、内燃机

13、的进、排汽阀等组织：淬火+高温回火，回火索氏体奥氏体耐热钢合金元素：含有较多扩大和稳定奥氏体的元素，由18-8型钢演变。典型牌号：022Cr19Ni10、07Cr18Ni11Ti、45Cr14Ni14W2Mo、20Cr25Ni20等用途：工作温度600以上，强度要求不高的耐热受力件，高温炉中部件、汽阀等组织：固溶，奥氏体+M23C6,耐热钢金相检验,1、原始组织的检验：内燃机部件金相检验在行业标准中有特殊规定（NJ354-1985、NJ309-1983）高压锅炉用无缝钢管的GB5310-19952、运行金相检验：珠光体球化石墨化：碳钢和钼钢在高温长时间作用下，渗碳体分解并析出石墨状自由碳的现象。轻度石墨化的管材可以通过热处理（加热到AC3以上保温）使组织恢复,谢谢,