不锈钢 PPT课件

1、1,第四章：不锈钢,4.1 概述 4.2 奥氏体不锈钢 4.3 铁素体不锈钢 4.4 马氏体不锈钢 4.5 奥氏体-铁素体双相不锈钢,2,4.1：概述,一、不锈钢的定义,在空气中耐腐蚀的钢称为“不锈钢”，在各种侵蚀性较强的介质中耐腐蚀的钢称为“耐酸钢”。通常，我们把不锈钢与耐酸钢统称为不锈耐酸钢(相对于不锈耐热钢而言)，或简称为不锈钢.根据习惯用法，不锈钢一词常包括耐酸钢在内,不锈钢只有在钝化（表面形成致密的钝化膜）条件下才耐蚀，否则不耐蚀。与其他钢相比，可使不锈钢钝化的介质更多了,3,4.1：概述,二、不锈钢的分类,铬钢(及铬钼钢)：0Cr13，0Cr18Mo2 铬镍钢:0Cr18Ni9,0

2、Cr18Ni9Ti,0Cr25Ni20 铬锰钢(或铬锰氮钢):0Cr17Mn14Mo2N 铬锰镍钢:1Cr17Mn6Ni5N,1、按化学成份分类,4,4.1：概述,二、不锈钢的分类,2、按显微组织分类,奥氏体不锈钢：0Cr18Ni9,0Cr18Ni9Ti,0Cr25Ni20 铁素体不锈钢： 0Cr13，0Cr18Mo2 马氏体不锈钢：3Cr13,9Cr18 奥氏体一铁素体双相不锈钢： 0Cr25Ni5Mo,00Cr18Ni5Mo3Si2 铁素体一马氏体双相不锈钢,按照组织分类讲解,5,4.1：概述,二、不锈钢的分类,3、按用途分类,耐点蚀不锈钢 耐应力腐蚀破裂不锈钢 耐晶间腐蚀不锈钢 耐浓硝酸

3、腐蚀不锈钢 耐硫酸腐蚀不锈钢 深冲用不锈钢 高强度.不锈钢 易切削不锈钢,6,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,不锈钢中最重要的元素是：Cr 保证Cr在固溶体中溶入的含量1/8=12.5%at=11.8%wt,固溶体中溶质含量,塔曼规律： 某些固溶体合金当溶质含量达到n/8时，耐蚀性呈台阶式变化,在满足Cr含量的基础上，加入其它元素，改善组织、力学性能、工艺性能、耐蚀性能,一）、对耐蚀性的影响,7,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,一）、对耐蚀性的影响,8,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,1、c点，即致钝电位Ecp，和致钝电流icp,A、合金元素铬使Ecp负移，

4、即促使铁提早钝化; B、能减小icp，使铁易于钝化的合金元素有铬、镍、钼、钒、钛、铌; C、增加icp,使铁不易饨化的合金元素有锰,2、D点，即达到稳定钝化所需最低电位Ep，和维持钝态所需电流(也是钝态腐蚀电流)ip,a、使Ep负移的合金元素有铬和硅，可使铁提早转人稳定钝态; b、能减小ip合金元素有铬、镍、硅、钨，使铁基合金在钝态下腐蚀速率更小，更加耐蚀; c、钼、钒、锰加人铁中则能增大ip值,9,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,3、F点，即点蚀起始电位EpE,EpE表征着钝化膜击穿电位，即.开始形成点蚀的电位.如使 EpE向正电位方向转移，就可以增高对点蚀的耐蚀性. 能起到这种

5、良好作用的合金元素有铬、镍、钼、氮、硅、钒、钨,4、G点，即过钝化的起始电位Ef,镍或硅加入钢中，可使Ef向正电位方向转移，即提高钢对过钝化腐蚀(一般是在强氧化性介质中)的耐蚀性; 钢中的铬、钼、钒则会使Ef向负电位方向移动，增加钢对过钝化腐蚀的敏感性,一）、对耐蚀性的影响,10,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,小结,3、耐强氧化性介质腐蚀的元素,1、促进钝化并降低钝化后腐蚀速率的元素,2、提高耐点蚀（如海水）性能的元素,铬、镍、钼、氮、硅、钒、钨,铬、镍、钼、氮、硅、钒、钨,镍、硅,11,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,小结,铬：主要是促进钝化，较少的氧化剂就会是不锈

6、钢钝化,镍：常常与铬相配合加入铁中做成不锈钢. 从耐蚀作用方面看，是铬的优良的钝化性能同镍对还原性介质的一定的耐蚀性相配合，使不锈钢既主要耐氧化性介质腐蚀，也对不太强的还原性介质具有一定的耐蚀性. 镍作为不锈钢的合金元素的另一个甚至是更重要的作用，则是利用它来形成奥氏体组织，以取得所要求的优良的热加工性、冷变形能力、可焊性，直至良好的低温韧性,钼：是铬不锈钢、铬镍不锈钢中常用的重要的耐蚀元素.钼的加入，能够促进这些合金的钝化。合金元素钼的耐蚀特点是使合金耐还原性介质腐蚀，耐氯离子腐蚀，耐点蚀,12,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,小结,硅：是主要的耐蚀合金元素之一，它在不锈钢中起到

7、耐氯化物腐蚀破裂，耐点蚀，耐浓热硝酸，抗氧化，耐海水腐蚀等作用,铜：加入不锈钢中能提高钢对硫酸的耐蚀性，这是铜在不锈钢中的基本耐蚀作用.在钼的配合下，Cr-Ni不锈钢中加人23%的铜，能提高钢对中等浓度(60%)热硫酸的耐蚀性 铜可以不同程度地减弱钢在海水中的缝隙腐蚀,13,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,二）合金元素对组织的影响,奥氏体不锈钢中含有 较多扩大区的元素 如：Cr18-Ni9型,14,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,二）合金元素对组织的影响,铁素体不锈钢中含有 较多封闭区扩大区 的元素如：0Cr18Mo2,2、封闭区扩大区的元素,15,4.1：概述,三、合

8、金元素在不锈钢中的作用,二）合金元素对组织的影响,奥氏体不锈钢是铬、镍等元素在-Fe 中形成的 间隙固溶体,为了使铬镍钢保持完全奥氏体组织,钢 中的镍含量应不少于下列经验公式的数值,Ni ( %) = 1. 1 (Cr + Mo + 1. 5Si + 1. 5Nb) - 0. 5Mn -30（C+N） - 8. 2,16,4.1：概述,三、合金元素在不锈钢中的作用,二）合金元素对组织的影响,镍当量（）NiCo30（C）25（N）0.5（Mn）0.3（Cu,铬当量（）Cr2（Si）1.5（Mo）5（V）5.5（Al）1.75（Nb）1.5（Ti）0.75（W,Schaeffler组织图,17,4

9、.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,奥氏体不锈钢是在18一8型（Cr18Ni9）基础上发展起来的；18一8型应用最广，约占奥氏体不锈钢的70%，占全部不锈钢的50,为提高奥氏体不锈钢在某些介质中的耐蚀性，需要在18-8基础上进行合金化,1、提高耐晶间腐蚀能力,降低C，加入Ti、Nb 如：00Cr19Ni9、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Nb,18,4.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,为提高奥氏体不锈钢在某些介质中的耐蚀性，需要在18-8基础上进行合金化,2、提高耐浓硝酸的腐蚀性,提高Ni含量，加入24%Si 如：Cr18Ni14Si4、Cr20Ni24Si4

10、Ti,3、提高耐硫酸的腐蚀性,提高Cr、Ni含量，加入Mo、Si、Cu 如：Cr18Ni12Mo2、Cr23Ni23Mo3Cu、 Cr23Ni23Si3Cu,19,4.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,为提高奥氏体不锈钢在某些介质中的耐蚀性，需要在18-8基础上进行合金化,4、提高耐点蚀、缝隙腐蚀性,5、提高耐应力腐蚀（SCC）性能,提高Cr、Ni含量，加入25%Mo、N、降低C 如：Cr18Ni12Mo2、 Cr18Ni12Mo3、 Cr20Ni25Mo4Cu,加入24%Si、Mo4%、Cu 如：Cr18Ni18Si2、 Cr18Ni12Si3Cu2、 Cr20Ni25Mo4Cu

11、,20,4.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,为提高奥氏体不锈钢在某些介质中的耐蚀性，需要在18-8基础上进行合金化,4、提高耐点蚀、缝隙腐蚀性,5、提高耐应力腐蚀（SCC）性能,提高Cr、Ni含量，加入25%Mo、N、降低C 如：Cr18Ni12Mo2、 Cr18Ni12Mo3、 Cr20Ni25Mo4Cu,加入24%Si、Mo4%、Cu 如：Cr18Ni18Si2、 Cr18Ni12Si3Cu2、 Cr20Ni25Mo4Cu,21,4.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,22,4.2：奥氏体不锈钢,一、奥氏体不锈钢的化学成分,23,4.2：奥氏体不锈钢,二、奥氏体不锈

12、钢的工艺性能特征,奥氏体不锈钢，由于具有面心立方结构，因此具备下列性能,1、奥氏体不锈钢是无磁性的,2、可焊性非常好，优于其它组织类型的不锈钢,3、高温强度较高，但热塑性很好，可以承受各种复杂的热变形，包括热穿孔，所以可热加工成板材、带材、条材和无缝管，成品率较高,4、具有非常好的冷变形能力，能够承受很大的冷变形量，可以冷轧成很薄的钢带，冷拔成很细的钢丝、钢管，奥氏体不锈耐酸钢容易产生冷加工硬化。含氮的奥氏体不锈耐酸钢更容易产生冷加工硬化，已产生冷加工硬化的奥氏体钢可通过再结晶退火以恢复其塑性，便于继续冷加工,24,4.2：奥氏体不锈钢,三、奥氏体不锈钢耐全面腐蚀性能,不锈钢的耐酸性主要决定于

13、钢的化学成份.就奥氏体不锈钢而言，其耐酸性主要决定于铬、镍、钼、铜、硅、鈀等合金元素含量,一般不锈钢的耐蚀性特点是耐氧化性介质(如大气、硝酸、浓硫酸等)的腐蚀;一般情况下，在还原性介质中是不耐蚀或不够耐蚀的。例如在盐酸中，除很稀的溶液和室温以外，不锈钢是不耐蚀的,25,4.2：奥氏体不锈钢,三、奥氏体不锈钢耐全面腐蚀性能,1、在硝酸中的耐蚀性.耐浓硝酸奥氏体不锈钢,18-8型奥氏体不锈钢只耐稀的和中等浓度硝酸的腐蚀，在浓硝酸中是不耐蚀的.这是因为在浓硝酸中钢处于过钝化电位下，发生过钝化溶解，钢中的铬以Cr6十离子形式溶入溶液中,提高Ni含量，加入24%Si 如：Cr18Ni14Si4、Cr20

14、Ni24Si4Ti,能提高钢耐浓硝酸腐蚀性的合金元素是硅.各种奥氏体不锈钢中加入硅，都使钢的腐蚀速率随钢中含硅量增高而急剧下降,26,4.2：奥氏体不锈钢,三、奥氏体不锈钢耐全面腐蚀性能,2、在硫酸中的耐蚀性.耐；硫酸腐蚀的奥氏体不锈钢,一般奥氏体不锈钢只耐稀或极高浓度硫酸腐蚀，钢中加入钼、铜、硅可以降低腐蚀速率，扩大应用范围,各种奥氏体不锈钢的耐硫酸腐蚀性能 (影线区腐蚀速率0.1毫米/年,27,4.2：奥氏体不锈钢,三、奥氏体不锈钢耐全面腐蚀性能,2、在硫酸中的耐蚀性.耐；硫酸腐蚀的奥氏体不锈钢,一般奥氏体不锈钢只耐稀或极高浓度硫酸腐蚀，钢中加入钼、铜、硅可以降低腐蚀速率，扩大应用范围,各

15、种奥氏体不锈钢的耐硫酸腐蚀性能 (影线区腐蚀速率0.1毫米/年,提高Cr、Ni含量，加入Mo、Si、Cu 如：Cr18Ni12Mo2、Cr23Ni23Mo3Cu、 Cr23Ni23Si3Cu,28,4.2：奥氏体不锈钢,三、奥氏体不锈钢耐全面腐蚀性能,3、Cr-Ni奥氏体不锈钢的耐碱性能,Cr-Ni奥氏体不锈钢在碱液中的耐蚀性能相当好，随钢中镍含量升高，其耐碱腐蚀性能愈好，因为镍本身是耐碱腐蚀的,29,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,一般奥氏休不锈钢经过焊接以后，在弱氧化性介质中使用时在热影响区可能遭受晶间腐蚀，在钢的表面几乎看不出破坏的情况下失去了强度，可造成结构或设备的破

16、坏，其危害性很大.因此，研究奥氏体不锈耐酸钢晶间腐蚀的原因、影响因素和防止办法，是很重要的,30,晶间腐蚀是一种危害性很大的局部腐蚀，宏观上可能没有任何明显的变化，但材料的强度几乎完全丧失，经常导致设备的突然破坏。 晶间腐蚀常常会转变为沿晶应力腐蚀开裂，成为应力腐蚀裂纹的起源,晶间腐蚀,金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象,特点,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,31,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,32,1、晶间腐蚀产生的原因,多晶体的金属和合金本身的晶粒和晶界的结构和化学成分存在差异

17、晶界处的原子排列较为混乱，缺陷和应力集中、位错和空位等在晶界处积累，导致溶质、各类杂质（如S、P、B、Si和C等）在晶界处吸附和偏析，甚至析出沉淀相（碳化物、相等），从而导致晶界与晶粒内部的化学成分出现差异，产生了形成腐蚀微电池的物质条件 当这样的金属和合金处于特定的腐蚀介质中时，晶界和晶粒本体就会显现出不同的电化学特性 在晶界和晶粒构成的腐蚀原电池中，晶界为阳极，晶粒为阴极。由于晶界的面积很小，构成“小阳极大阴极,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,33,2、晶间腐蚀机理,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,在弱氧化性介质中使用的奥氏体不锈钢， 如果曾在45085

18、0温度范围内停留一段时间，则容易产生晶间腐蚀，实践中在以下情况下易产生晶间腐蚀： （1）、从高温下缓慢冷却；如大工件冷却时，冷却速度缓慢。 （2）、在450850去应力处理而保温几个小时； （3）、在450850介质中工作； （4）、焊接件在热影响区,实践中人们发现，奥氏体不锈钢只要在450850停留一段时间后，在弱氧化性介质中使用就容易产生晶间腐蚀，人们把这个温度范围称为敏化温度，这一温度区间内处理称为敏化处理,34,18Cr9Ni不锈钢晶界Cr23C6沉淀与晶间腐蚀的关系,750以上时，析出不连续颗粒，Cr扩散也容易，不产生晶间腐蚀 600700之间，析出网状Cr23C6，晶间腐蚀最严重

19、低于600，Cr、C扩散缓慢，需要更长时间才能形成碳化物，晶间腐蚀减弱 当温度低于450就难于晶间腐蚀,1)温度-时间-敏化TTS（TemperatureTimeSensitivity）曲线,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,2、晶间腐蚀机理,35,2、晶间腐蚀机理,2)机理（晶界贫Cr理论晶界碳化物析出,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,以1Cr18Ni9钢为例，在10501100可固溶0.10.15%C(或更多些)，若从此温度急冷下来(固溶处理)，可使这些碳全部固溶在奥氏休组织中;但在500一700范围内， 1Cr18Ni9钢所能固溶的碳量最多不超过0.02

20、%C.当固溶处理后的奥氏体不锈钢在4500850温度范围内加热时(例如焊接时钢母材热影响区的受热状.况)，过饱和的碳就要全部或部分地从奥氏体中析出，形成铬的碳化物主要是Cr23C6分布在晶界上,36,2、 晶间腐蚀机理,2)机理（晶界贫Cr理论,由于Cr23C6含Cr量高达75%Cr,当碳化物沿晶界析出并进一步生长时，所需要的C和Cr依靠由晶内向晶界扩散 由于C的扩散速度比Cr高，于是固溶体内几乎所有的C都用于生成碳化物,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,37,而只有晶界附近的Cr能参与碳化物的生成反应，结果在晶界附近形成一条贫Cr带，Cr含量低于发生钝化所需的12%。 从而，

21、在弱氧化性介质中，晶界贫Cr区作为腐蚀电池的阳极（未钝化），晶粒作为腐蚀电池的阴极（钝化），形成小阳极-大阴极的微电偶电池，使贫Cr区快速溶解,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,4.2：奥氏体不锈钢,2、 晶间腐蚀机理,38,3、 合金成分对晶间腐蚀倾向的影响,C奥氏体不锈钢中含碳量越高，产生晶间腐蚀倾向的加热温度和时间范围扩大，TTS曲线左移，晶间腐蚀倾向越大 Cr、Mo、Ni、SiCr、Mo含量增高，可降低C的活度，有利于减轻晶间腐蚀倾向。Ni、Si等非碳化物形成元素会提高C的活度，降低C在奥氏体中的溶解度，促进C的扩散和碳化物的析出,4.2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,39,Ti

22、、NbTi和Nb是非常有益的元素。Ti和Nb与C的亲合力大于Cr与C的亲合力，因而在高温下能先于Cr形成稳定的TiC和NbC，从而大大降低了钢中的固溶C量，使Cr23C6难以析出。实验表明：Ti和Nb使TTS曲线右移，降低晶间腐蚀倾向 B在不锈钢中加入0.0040.005%的B可使TTS曲线右移。这可能是B在晶界的吸附减少了C、P在晶界的偏聚之故,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,4.2：奥氏体不锈钢,3、 合金成分对晶间腐蚀倾向的影响,40,4、防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施,降低含碳量，选用超低碳不锈钢C0.02%时,晶界不会析出Cr23C6；如：00Cr19Ni9 选用含Ti或Nb的不锈钢在钢

23、中加入Ti或Nb，析出TiC或NbC，避免贫Cr区的形成；如：1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb 选用奥氏体-铁素体双相不锈钢钢中含有10-15%铁素体，可减轻或防止晶间腐蚀。 在450-850停留时， Cr23C6在/相界上析出，由于Cr在铁素体中扩散快，贫Cr区的Cr很快得到补充,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,4.2：奥氏体不锈钢,41,适当的热处理对含碳量较高经过敏化温度的奥氏体不锈钢，要在10501100进行重新固溶处理；加Ti和Nb的不锈钢要经稳定化处理。 适当的冷加工在敏化前进行3050的冷形变，可以改变碳化物的形核位置，促使沉淀相在晶内滑移带上析出，减少在晶界的析出,4.

24、2：奥氏体不锈钢,四、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,4、防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀的措施,42,4.2：奥氏体不锈钢,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,能够引起奥氏体不锈钢应力腐蚀破裂的介质环境是 很多的.较具有工业意义的主要有以下四类介质环境: (l)、约80以上的高浓度氯化物水溶液; (2)、硫化物溶液(连多硫酸及含H2S水溶液); (3)、浓热碱溶液; (4)、高温高压水(例如150350,树枝状裂纹,沿晶断裂断口,穿晶断裂断口,43,4.2：奥氏体不锈钢,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,奥氏体不锈钢的应力腐蚀破裂是在一定的电位区段内产生的，即是在表面钝化膜不稳定的条件下产生的.凡

25、不形成钝化膜，或钝化膜在应力作用下也完全稳定的情况，是不产生应力腐蚀破裂的,奥氏体不锈钢发生应力腐蚀破裂时，其腐蚀电位将处于下列三个电位区中的某一电位区内,1)非活性态一活性态过渡电位区; (2)活性态一钝态过渡电位区; (3)钝态一过钝化过渡电位区,44,Cr-Ni奥氏体不锈钢在热浓的MgCl2溶液中产生应力腐蚀断裂，即从裂纹尖端产生阳极溶解而引起的断裂,奥氏体不锈钢表面有一层Cr、Ni氧化物构成的钝化膜，在MgCl2溶液中稳定性较差,在应力作用下，位错沿着滑移面运动至金属表面，在表面产生滑移台阶，使表面膜产生局部破裂并暴露活泼的新鲜金属,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,一）氯化物腐

26、蚀破裂,1、机理滑移-溶解-断裂机理,45,有膜和无膜的金属及缺陷处形成钝化-活化微电池，无膜的局部区域电化学溶解；表面膜为腐蚀提供了阴极，又使阳极溶解集中在局部区域，形成蚀坑,伴随着阳极溶解产生阳极极化，使阳极周围钝化，在蚀坑即裂纹尖端周边重新生成钝化膜，随后在拉应力继续作用下， 蚀坑底部应力集中，钝化膜再次破裂，形成新的活性阳极区，继续深入地进行阳极溶解,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,一）氯化物腐蚀破裂,1、机理滑移-溶解-断裂机理,46,如此反复作用，应力腐蚀破裂的裂纹不断向开裂的前沿发展，造成纵深穿晶的裂纹，直至断裂,抑制横向溶解的主要因素是再钝化,滑移-溶解-断裂理论,表面

27、膜的形成,应力作用下金属产生滑移引起表面膜的破裂,裸露金属的阳极溶解,裸露金属的再钝化,1、机理滑移-溶解-断裂机理,一）氯化物腐蚀破裂,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,47,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,一）氯化物腐蚀破裂,1、机理滑移-溶解-断裂机理,位错运动在应力腐蚀破裂过程中起着重要作用.奥氏体不锈钢具有面心立方点阵，滑移沿( 111)面进行，所以普通奥氏体不锈钢形变时容易出现层状位错结构，即位错呈平行紧密并列的结构，它不能交叉滑移，实验证明这种位错结构容易产生线状蚀沟，引起穿晶破裂(这是奥氏体不锈钢在高浓度氯化物溶液中经常发生的破裂形态,而具有体心立方点阵的铁素体不

28、锈钢，沿(110) , (112) ,（123）等晶面都容易滑移，使位错纠结在一起呈网状结构不容易产生线状蚀沟，从而难于发生穿晶破裂,结论：铁素体不锈钢耐氯化物SCC能力远强于奥氏体不锈钢,48,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,一）氯化物腐蚀破裂,2、耐氯化物SCC的奥氏体不锈钢,提高Ni含量，加入24%Si、Mo4%、Cu 如：00Cr18Ni14Si4、1Cr18Ni14Si2Ti、Cr18Ni18Si2、 Cr18Ni12Si3Cu2、 Cr20Ni25Mo4Cu,因为Si、Mo都是铁素体形成元素，可以改变位错结构,49,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,二）硫化物腐蚀破裂

29、,为了除去原油中的有机硫，采取氢化脱硫方法，即在300-450在催化剂作用下把有机硫氢化成H2S, 采用奥氏体不锈钢制造设备与管道，有时会发生应力腐蚀破裂，尤其是反应塔以外的周围设备(如热交换器、管道等)，主要发生在焊缝热影响区,在石油炼厂，奥氏体不锈钢常发生2类硫化物应力腐蚀开裂,这是装置内表面在高温时生成的FeS，在停产时同湿空气作用而生成连多硫酸(H2SxO6，X=26)所引起的，称之为连多硫酸腐蚀破裂,1)、连多硫酸的SSCC,2)、H2S的SSCC,1、概述,50,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,二）硫化物腐蚀破裂,1）、耐连多硫酸SSCC的ASS,2、耐SSCC的奥氏体不锈

30、钢,在连多硫酸中ASS的腐蚀破裂主要是沿晶开裂（有氯离子存在时穿晶开裂），经常是由晶间腐蚀引发的。所以选用耐晶间腐蚀的不锈钢,使用含有足量钛或铌的奥氏体不锈钢或超低碳奥氏体不锈钢.含钛钢要求Ti/C比值不小于7-8,而且固溶温度不要太高，以在1000 1050之间为宜，含Ti的奥氏体不锈钢在900进行稳定化处理也有好的效果,如：00Cr18Ni9、0Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni11Nb,51,五、奥氏体不锈钢的应力腐蚀开裂（SCC,二）硫化物腐蚀破裂,1）、耐H2S的SSCC的ASS,2、耐SSCC的奥氏体不锈钢,固溶态和敏化态的奥氏体不锈钢都具有硫化氢腐蚀破裂敏感性。但敏化态的钢破裂敏

31、感性大。固溶态的钢产生穿晶破裂，而敏化态的钢产生晶间破裂,随着钢中含镍量的增加，奥氏体不诱钢的硫化氢腐蚀破裂敏感性降低， 即按下列顺序递降:Cr18Ni9Cr18Ni12Mo2Cr25Ni20,铁素体不锈钢0Cr17和复相钢:Cr25Ni5Mo2对硫化氢腐蚀破裂的敏感性均较18-8奥氏体钢为小,52,六、耐点蚀、缝隙腐蚀的奥氏体不锈钢,4.2 奥氏体不锈钢,铬、钼、氮对提高奥氏体不锈钢耐点蚀性能是最有效的; 镍也有好影响，但作用较弱; 硅、钨、钒也具有一定的好作用； 一般认为碳、钛、铌等是有害的,点蚀当量指数公式： PREN=%Cr+(3.3%Mo)+（11%N）+（1.5（%W+%Nb,PR

32、EN越高，合金的耐点蚀、缝隙腐蚀性能越强,耐点蚀ASS举例： 00Cr25Ni13MoN、0Cr20Ni24Mo6、00Cr21Ni25Mo5Nb,53,4.3、铁素体不锈钢,一、概述,铁素体不锈钢，从主要化学成份(铬含量)上看，有如下三 种类型,1)Cr 13型: 如0Cr13、0Cr13Al、0Cr11Ti等 常作为耐热钢用于汽车排气阀等; (2)Cr16-19型: 如Cr17，Cr17Ti Cr18Mo2Ti等 可耐大气、淡水、稀硝酸等介质腐蚀; (3)Cr25一28型: 如Cr25、Cr25Ti、Cr28、Cr28Mo4等 是耐强腐蚀介质的不锈钢,1、类型,54,4.3、铁素体不锈钢,

33、一、概述,铁素体不锈钢的基体组织铁素体决定了这类钢的一系列性能特点，例如: 冲击韧性差； 有各种脆性； 焊接后塑性和耐蚀性差； 有着与奥氏体不锈钢不同的晶间腐蚀产生条件； 耐氯化物腐蚀破裂,这些特性中的缺点大大限制了铁素体不锈钢的应用,其用量远不如奥氏体不锈钢,2、性能特点,55,4.3、铁素体不锈钢,一、概述,3、三类脆性,含铬量超过12 %的铁素体不锈钢,加热至340540C 时,经一定时间后,钢的硬度增加,冲击韧性显著降低,尤其是470C 时,最为严重,故称为475C 脆性。产生475C 脆性的基本原因是一种富铬(61 %83 %Cr) 的相的沉淀析出所致。它具有体心立方晶格结构,无磁性

34、。相的析出不仅带来脆性,而且显著降低钢的耐蚀性能,1) 475C 脆性,475C 脆性可以通过将钢加热到600C 以上温度,并保温一定时间,快速冷却至室温的办法来消除。温度愈高,脆性消除更加容易,通常是在700800C 之间处理,56,4.3、铁素体不锈钢,一、概述,3、三类脆性,2) 相脆性,根据Fe-Cr 相图,当铬含量在15 %70 %范围内,于500800C 时存在相。它是一种金属间化合物,含铬42 %50 % ,无磁性,具有四方晶格结构,属高硬度脆性相,相可以通过加热至800C 以上温度,保温一定时间使其溶解后快速冷却至室温的办法来消除,57,4.3、铁素体不锈钢,一、概述,3、三类

35、脆性,3）高温脆性,高铬铁素体不锈钢,加热至9501000C以上,急冷至室温,其塑性和缺口韧性显著降低,称为高温脆性。这种高温脆性十分有害, 在进行焊接、950 以上等温热处理或铸造过程中,均可能出现这种脆性;同时耐蚀性也显著降低,若重新加热至750850C ,可以恢复其塑性，消除高温脆性,产生高温脆性的基本原因是与碳、氮等间隙元素的化合物在晶界和晶内位错上析出有关,58,4.3、铁素体不锈钢,二、铁素体不锈钢的晶间腐蚀,非稳定化的铁素体不锈钢焊接后具有晶间腐蚀倾向.其晶间腐蚀的发生部位常在焊缝金属本身和熔合线处，即焊接过程中的高温受热区域.铁素体不锈钢热处理时，如自900以上高温区快冷，也产

36、生晶间腐蚀倾向，就冷却速度的影响而言，空冷后的晶间腐蚀倾向最大。即使极低碳、氮的铁素体不锈钢自高温空冷后也难免产生晶间腐蚀倾向,而在700-800退火，则可消除晶间腐蚀倾向,关于产生与消除晶间腐蚀倾向的条件的这种表象规律，是与奥 氏体不锈钢不同、甚至是相反的，但是机理与奥氏体不锈钢相同 晶界贫Cr理论,59,4.3、铁素体不锈钢,二、铁素体不锈钢的晶间腐蚀,2）在700-800退火，则可消除晶间腐蚀倾向,防止铁素体不锈钢晶间腐蚀方法,1）选用极低碳、氮铁素体不锈钢 c+N总量0.01%,不会析出铬的碳(氮)化物,3) 加入Ti、Nb等稳定化合金元素,这是最可行的途径，但要加入足够量的Ti或Nb

37、 （Ti+Nb）16（C+N） Ti20（C+N-0.01,60,4.3、铁素体不锈钢,三、铁素体不锈钢的应力腐蚀,铁素体不锈钢耐氯化物腐蚀破裂性能比奥氏体不锈钢高得多.这是由于体心立方点阵的(110)、(112)、 (123)等晶面都容易滑移，容易形成网状位错结构，从而不易生成线状蚀沟，难以发生穿晶破裂.由于它容易产生交又滑移，就不致造成粗大的滑移台阶，也使应力腐蚀破裂敏感性较小,但是，铁素体不锈钢并不是绝对不产生应力腐蚀破裂的。铁素体不锈钢可以发生起源于晶间腐蚀或点蚀的应力腐蚀破裂,61,4.3、铁素体不锈钢,三、铁素体不锈钢的耐点蚀性能,耐点蚀的合金化： 提高Cr、加Mo,如0Cr18Mo2Ti,62,4.4、马氏体不锈钢,一、成分特点,与其它不锈钢相比，含碳量较多，当碳量低、铬量高时，需要用镍调节,保证： 高温下具有奥氏体组织； Ms点高于室温，淬火获得马氏体组织,63,4.4、马氏体不锈钢,二、力学性能特点,与其它不锈钢相比，由于具有马氏体组织，强度、硬度最高，用于承受高载荷-腐蚀性的条件下,三、耐蚀性特点 与其它不锈钢相比，耐蚀性较差,64,4.4、马氏体不锈钢,四、常用牌号,1、马氏体铬不锈钢 1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18,2、马氏体铬镍不锈钢 1Cr17Ni2、00Cr13Ni5Mo,3、马氏体沉淀硬化不锈