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关于不锈钢材质的全面介绍

编辑:山东省宁津县第一网带厂  时间:2012/03/15  字号:
摘要:关于不锈钢材质的全面介绍
一.不锈钢简介

1 不锈钢的基本知识

定义:不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液,或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称。

细分:

                                          ?耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢; 

?耐酸、碱和盐等侵蚀性强的介质腐蚀的钢称为耐蚀钢或耐酸钢。

1.2  历史的发现

?一百年前(1904-1906)法国人吉耶(L.B.Guillet)首先对Fe-Cr-Ni合金的冶金和力学性能进行了开创性的基础研究; ?1907-1911年,法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐蚀性; ?1908-1911年德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念。

1.4 不锈钢的耐腐蚀原理

表面形成铬的氧化膜。 

Cr 与空气中的O2 反应生成铬的氧化层即“钝化膜”,从而使钢的机体受到保护。

1.5不锈钢中合金元素作用 

Cr:氧化性介质中,表面形成100ÅCr2O3薄膜,>12%以上膜抗氧化能力增强 

Ni:扩大奥氏体,提高抗磨蚀性,高温韧性提高改善机械性能,可焊性 

C:低好,否则碳化铬在晶界析出,抗腐蚀性下降 

Ti:TiC消除奥氏体的晶间腐蚀           

Nb:[Ti]=([C%]-0.02%)×5(Ti<0.8%)0.02%---C在钢中的饱和溶解度

1.6 不锈钢的分类

 元素对组织的影响: 

           扩大铁素体元素: Cr, Mo, Si, Nb, Ti,… 

           扩大奥氏体元素 :  C, N, Ni,Mn,Cu,… 

不锈钢分5类: 

?奥氏体 austenitic, 

?铁素体 ferritic, 

? 双相 duplex(ferritic-austenitic) 

? 马氏体 martensitic 

?沉淀硬化precipitation harden

 

2. 奥氏体不锈钢

?200系列 

?300系列 

高性能200系列不锈钢:

?(1)以氮代替碳,稳定奥氏体,在提高强度同时提高耐蚀性能,如204,211,216; 

?(2)适量添加Mo、Nb等元素,改善钢的抗点蚀、晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能,如216,223; 

?(3)加铜降低钢的冷加工硬化率,改善冷顶锻和冷成形性能,如204Cu,211,223。美国冶金学家、ASTM会员约翰·迈杰,用204Cu代替304的研究成尤其令人鼓舞。

300系列不锈钢:

?304 是一种通用性的不锈钢,它广泛地用于制作要求良好综合性能(耐腐蚀和成型性)的设备和机件。 

?301 不锈钢在形变时呈现出明显的加工硬化现象,被用于要求较高强度的各种场合。 

?302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304不锈钢的变种,通过冷轧可使其获得较高的强度。 

?302B 是一种含硅量较高的不锈钢,它具有较高的抗高温氧化性能。 

?303和303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢,用于主要要求易切削和表而光浩度高的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦的机件,因为在这类条件下,这种不锈钢具有良好的可热加工性。 

?304L 是碳含量较低的304不锈钢的变种,用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。 

 ?304N 是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。 

?305和384 不锈钢含有较高的镍,其加工硬化率低,适用于对冷成型性要求高的各种场合。 

?308 不锈钢用于制作焊条。 

?309、310、314及330 不锈钢的镍、铬含量都比较高,为的是提高钢在高温下的抗氧化性能和蠕变强度。而30S5和310S乃是309和310不锈钢的变种,所不同者只是碳含量较低,为的是使焊缝附近所析出的碳化物减至最少。330不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性. 

?316和317 型不锈钢含有铝,因而在海洋和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢。其中,316型不锈钢由变种包括低碳不锈钢316L、含氮的高强度不锈钢316N以及合硫量较高的易切削不锈钢316F。 

321、347及348 是分别以钛,铌加钽、铌稳定化的不锈钢,适宜作高温下使用的焊接构件。348是一种适用于核动力工业的不锈钢,对钽和钻的合量有着一定的限制。 

3.铁素体不锈钢 

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。 

 含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。如OCr13、1Cr17、1Cr25、1Cr28、OCr17Ti、1Cr25Ti等,均属于铁素体不锈钢。 

     这类钢对热疲劳不敏感,可制作高温下工作的工件。 

     这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。 

4. 马氏体不锈钢

 

?马氏体不锈钢在高温状态下为单相奥氏体,淬火后可以得到马氏体组织,具有高强度和高硬度,通过热处理可以调整钢的力学性能。 

?  马氏体不锈钢具有中等水平的不锈性。 

? 钢中含铬量为12~19%,含碳量0.1~0.45%,个别钢种含碳量达1%。常用的有2~4Cr13、9Cr18等。 

? 马氏体不锈钢的强度、硬度、耐磨性以及切削性能则有显著提高。因此用作制造机械性能要求较高,耐蚀性一般的工件(如耐大气、海水、水蒸汽的腐蚀)广泛地应用于刀具、刹车片、轴承、汽轮机叶片、结构件及耐磨器具等。 

5. 沉淀硬化型不锈钢 

 它是在奥氏体铬镍不锈钢基础上发展起来的。由于其中镍、铬及其它元素配比适当,在淬火状态下具有奥氏体组织,因而冷加工性能极佳,便于轧成钢带和箔材,而在零下温度冷处理后,又能转变为马氏体,从而使钢的强度获得显著提高。这种钢由于含有能起沉淀硬化作用的Mo、Cu  、Al、B等元素,因而强度又可进一步提高。典型钢种如OCr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)、OCr15Ni25Ti2MoVB  、0Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo)、OCr17Ni7Al(17-7PH)等。这类钢的铬含量近于17%,加之含有镍、钼等元素,因此,除具有足够的不锈性外,其耐蚀性接近于18-8型奥氏体不锈钢。由于系高强系列钢种,可以用作弹簧、垫圈等要求强度高、弹性好的工件。

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