马氏体铬不锈钢的冶炼ppt课件

1、第3章 马氏体铬不锈钢的冶炼 主讲人：姚春发 高工 3.1马氏体铬不锈钢概略 3.1.1马氏体铬不锈钢的含义 含 C =0.08% 1.20% (质量分数，下同、Cr = 11.0% 19.0%，以铁、铬、 碳三元素为主要成分；高温下为奥氏体，淬火后在室温下为马氏体；经过热处置 可 以调理其性能的铬系不锈钢，称为马氏体铬不锈钢。 3.1.2马氏体铬不锈钢的分类 马氏体铬不锈钢按含碳量，可分为以下三类： (1) 低碳马氏体不锈钢含C =0.08% 0. 15% (质量分数，下同、Cr = 11.5% 13. 5%。包括 lCrl2、lCrl3 及 0Crl3 等钢号。 (2) 中碳马氏体不镑钢含

2、C =0.16% 0.45% (质量分数，下同、Cr = 12.0% 14.0%。包括 2Crl3、3Crl3、4Crl6、4Crl3 等钢号。 (.3)高碳马氏体不锈钢含C=0.60% -1.20% (质量分数，下同、Cr = 16. 0% 19. 0%、Mo=0. 40% 1.30%,个别钢号含少量钒。包括 7Crl7、8Crl7、 llCrl7、 9Crl8、9Crl8Mo、9Crl8MoV 等钢号。 3.1马氏体铬不锈钢概略 3.1.3马氏体铬不锈钢的化学成分 类别类别钢钢 号号 化学成分质量分数，化学成分质量分数，) () ( C CSiSiMnMnp pS SCrCrMoMoNiN

3、iV V 1 Crl2 (UNSS40300)1 Crl2 (UNSS40300)0. 150. 150. 500. 501.001.000.0350.0350.0300.030 11.5 11.5 13.013.0 0.600.60 低碳低碳 0Crl3 (UNSS41008)0Crl3 (UNSS41008)0.080.081.001.001.001.000.0350.0350.0300.030 11.5 11.5 13.513.5 0.600.60 lCrl3 (UNSS41000)lCrl3 (UNSS41000)0. 150. 151.001.001.001.000.0350.035

4、0.0300.030 11.5 11.5 13.513.5 0.600.60 3.1马氏体铬不锈钢概略 类别类别钢钢 号号 化学成分质量分数，化学成分质量分数，) ) C CSiSiMnMnP PS SCrCrMoMoNiNiV V 中碳中碳 2Crl3 (UNSS42000)2Crl3 (UNSS42000) 0. 16 0. 16 0. 0. 2525 1.001.001.001.000.0350.0350.0300.030 12. 0 12. 0 14.0 14.0 0.600.60 3Crl3 (UNSS42020)3Crl3 (UNSS42020) 0. 260. 26 0. 0.

5、3535 1.001.001.001.000.0350.0350.0300.030 12.0-12.0- 14.014.0 0.600.60 4Crl3 4Crl3 0. 36 0. 36 0. 450. 45 0.600.600. 800. 800.0350.0350.0300.030 12. 0 12. 0 14.0 14.0 0. 600. 60 3Crl63Crl6 0.25 0.25 0.400.40 1. 001. 001. 001. 000. 0350. 0350.0300.030 15. 0 15. 0 - 17.0- 17.0 0.600.60 高碳高碳 7Crl7 (UNS

6、S44002)7Crl7 (UNSS44002) 0.600.60 0.750.75 1.001.001.001.000.0350.0350.0300.030 16.0 16.0 18.018.0 0.750.750. 600. 60一一 8Crl7 (UNSS44003)8Crl7 (UNSS44003) 0. 75 0. 75 0. 0. 9595 1.001.001.001.000. 0350. 0350. 0300. 030 16. 0 16. 0 18.0 18.0 0.750.750. 600. 60 llCrl7 (UNSS44004)llCrl7 (UNSS44004) 0.

7、95 0. 95 1.20 1.20 1.001.001.001.000.0350.0350. 0300. 030 16.0 16.0 18.018.0 0.750.750. 600. 60 9Crl8 9Crl8 0.90 0.90 1.001.00 0. 800. 800. 800. 800.0350.0350.0300.030 17.0-17.0- 19.019.0 0. 750. 750.600.60 9Crl8Mo (UNSS44025)9Crl8Mo (UNSS44025) 0.95 0.95 1. 1. 1010 0. 800. 800. 800. 800.0350.0350.0

8、300.030 16. 0 16. 0 18.0 18.0 0. 40 0. 40 0.70 0.70 0. 600. 60 9Crl8MoV 9Crl8MoV 0. 85 0. 85 0.95 0.95 0.800.800.800.800.0350.0350.0300.030 17. 0 17. 0 19.019.0 1.00-1.00- 1.301.30 0.600.60 0.07 0. 0.07 0. 1212 3.1马氏体铬不锈钢概略 3.1.4马氏体铬不锈钢的特点 1.高的室温强度和硬度 随钢中含碳量的添加，钢的强度、硬度、耐磨性、锋利度 均添加，而塑性、靭 性下降。 2.具有普通的

9、耐蚀性 马氏体铬不锈钢仅具有不锈性，以及在弱腐蚀介质中的耐 蚀性，通常仅适用于 淡水和室内大气。随钢中含铬量的添加 和加人合金元素钼，此类钢的耐蚀性才得到提高。 3.1马氏体铬不锈钢概略 3.冷加工成形性 中、高碳马氏体铬不镑钢的冷加工成形性差，不适宜冷成形加工，必 要时可采取温加工成形。低碳马氏体铬不锈钢具有良好的冷加工成形性， 但是冷变形后应即 时退火，以防开裂。 4.钢的焊接性差 中、高碳铬不锈钢不能用于焊接，由于焊后在焊缝和热影响区，会构 成硬而脆 的高碳马氏体组织，极易产生裂纹。 低碳马氏体铬不诱钢可以焊接，但焊前要预热到200 400,焊后要 进展650 720的回火，以消除焊接应

10、力，降低焊缝和热影响区硬度， 改善塑性和軔性。 3.1马氏体铬不锈钢概略 3.1.5马氏体铬不锈钢的用途 1.低、中碳马氏体铬不锈钢的用途 低、中碳马氏体不镑钢主要用于制造各种餐具和刃具、电 站汽轮机叶片、淡水 系统用阀门、室内建筑装饰资料等。 2.高碳马氏体铬不锈钢的用途 高碳马氏体铬不锈钢主要用于制造医用手术刀具、工业用 剪切刃具、医疗器 械、滚珠轴承、弱腐蚀介质用阀门等。 3.2马氏体铬不锈钢中合金元素的作用 3.2.1 铬元素的作用 1、铬对钢组织构造的作用 铬是铁素体构成元素。当钢中含碳量一定时，提 高含铬量会添加高温下铁素体 数量，降低钢的淬火 才干。为了坚持钢在高温下构成奥氏体，

11、添加含铬 量的同时， 需求相应添加奥氏体构成元素碳、氮含 量，以平衡铬对组织构造的影响，坚持高温 时具有 奥氏体组织。 2、铬对钢的耐蚀性的作用 铬是坚持马氏体铬不锈钢的不锈性和 耐蚀性的关 键元素。随着含铬量的提高，钢在氧化性介质中的 耐蚀性加强，在复原 性介质中的耐蚀性下降。 3.2马氏体铬不锈钢中合金元素的作用 3、铬对钢力学性能的影响 铬对马氏体铬不镑钢力学性能的影响，随 钢中含碳量的不同而异。 含C =0.08% 0. 15% (质量分数的低碳马氏体铬不镑钢中，随着含 铬量的 添加，钢的室温强度和硬度缓慢升高、塑性下降。 含C=0.25%0.45% (质量分数的中碳马氏体铬不锈钢中，

12、随含铬量 的增 加，钢的室温强度和硬度明显下降，塑性改善。这与对低碳马氏体 铬钢的影响正好相反。 含C0.60% (质量分数的高碳马氏体铬不锈钢中，由于钢中存在大 量的液 析碳化物，而且又不参与淬火硬化过程，铬对钢的强度影响不明 显。但是，能显著 提高钢的耐磨性。 3.2马氏体铬不锈钢中合金元素的作用 3.2.2碳元素的作用 1.碳对钢的组织构造的作用 碳是与铬共同搭配组成马氏体铬不镑钢的重要元素。碳是 奥氏体构成元素，是 使钢在高温下坚持奥氏体组织的主要元 素。 2.碳对钢力学性能的影响 钢中含铬量一定时，随着钢中碳含量的添加，淬火后强度 和硬度升髙。 3.碳对钢的耐蚀性的影响 随着钢中含碳

13、量添加，钢中碳化铬数量增多，维持耐蚀性 的游离铬原子数量减少，钢的耐蚀性下降。因此，钢中含碳 量越高，耐蚀性越差。 4.碳对钢焊接性的影响 随着钢中含碳量的添加，钢的焊接性下降。中、高碳马氏 体铬钢不能进展焊 接。 3.2马氏体铬不锈钢中合金元素的作用 3.2.3钼元素的作用 1、钼对钢组织构造的作用 钼是铁素体构成元素，其构成铁素体的才干与铬一样。钢 中含钼量过髙，会促 进构成铁素体，对钢的性能带来不利影 响。钼对马氏体铬不锈钢的组织构造会产生 不利作用。 2、钼对钢力学性能的影响 部分高碳马氏体铬不锈钢中，加人质量分数为0.40% 1. 7%的钼，其作用是 提髙淬火后的硬度。这对用于制造刀

14、具， 特别是医用手术刀具等尤其重要。钼对提 高刀具的锋利性起 着重要作用。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 马氏体铬不锈钢通常采用中频感应炉冶炼。对冶金质量要 求高的钢种，可以采 用中频感应炉+电渣重熔双联法冶炼。 3.3.1降低钢中氢含量的操作要点 1.氢对马氏体铬不锈钢的危害 氢在奥氏体中的溶解度比马氏体中高。钢自高温奥氏体冷 却过程发生马氏体转 变时，氢将大量析出。由于氢在马氏体 中以极快速度析出，因此，马氏体铬不锈钢 容易产生氢脆。 通常随着马氏体铬钢中含碳量添加，氢脆的敏感性增大。 氢还能使马氏体铬不锈钢的点蚀电位降低，从而降低钢的 耐点蚀性能。氢还能 引起钢在含硫化氢介

15、质中发生氢脆。 总之，马氏体铬不锈钢对氢的敏感性很高，必需严厉控制 钢中含氢量质量 分数低于4.0 xl06。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 2.降低钢中含氢量的措施 1加强对炉料的烘烤。 2造好覆盖渣减少大气与钢液接触 3降低环境湿度的影响 4出钢和浇注系统的烘烤。 5钢包底吹氬脱氢处置条件 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 3.3.2钢中氣含量的控制 1.氮对钢性能的影响 1提高钢的强度和韧性 氮是奥氏体构成元素，其才干与碳一样。氮能增 加高温 奥氏体的稳定性，减少铁素体数量。淬火后提高马氏体的 硬度和强度，可 显著改善回火钢的强度和軔性。 2改善钢的耐蚀性 氮至少

16、对马氏体铬不锈钢的耐蚀性不产生有害影响。 在 某些条件下，氮可以提高钢的耐蚀性。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 2.冶炼过程钢中含氮量的控制 1钢中氮的参与量。 由于氮能改善马氏体铬不锈钢的强度、軔性和耐蚀性， 作为合金元素将逐渐扩展其运用范围。 2准确控制钢中含氮量的操作要点。 首先，对钢液增氮用高氮合金中的含 氮量进展取样、分 析并加以确认。其次，炉料中铬铁是主要氮的载人者，该当 预先分析含氮量。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 3.3.3冶炼过程的造渣与脱氧操作 1.冶炼过程的渣制度 冶炼马氏体铬不锈钢采用中性渣单渣制度。造渣资料选用 粘土质耐火资料碎块 和萤石

17、。 2.熔化期钢液预脱氧 为防止炉料熔化过程铬氧化，要求炉料中配人质量分数为 0.30% 0. 50%的 硅和0.40% 0.50%的锰规格含量的 50%)，以降低铬的氧化数量。另外，熔 化末期可向炉内加 人适量硅铁粉进展脱氧。 3.钢液的分散脱氧 熔清后，升温调整炉渣的流动性，预备分散脱氧。 4.钢液的终脱氧 马氏体铬不锈钢钢液终脱氧运用铝块。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 3.3.4马氏体铬不锈钢的浇注工艺 马氏体铬不锈钢模铸时，浇注过程的主要操作环节如下： 注流维护、锭模内液 面维护、浇注温度、浇注速度和冒口补 缩等。 1.钢液的注流维护 含铬钢液以钢包进展浇注时，注流的二

18、次氧化会降低钢液 的纯真度。钢液浇注时，常用的注流维护方法有以下两 种。 1圆筒隔离大气维护注流 2氩气或氮气气流维护注流 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 2.维护锭模内液面减少二次氧化 (1)减少锭模内液面氧化的意义 模铸含铬不锈钢时，钢锭的外表质量成为最难处理的技术课题。对于 马氏体铬不镑钢而言，钢锭外表质量尤其重要。 (2)维护模内钢液减少二次氧化的方法 维护模内钢液减少氧化的方法包括 液渣维护法和固渣维护法两种。 液渣维护法由于操作繁杂、任务效率低，在消费中 难以实现。近期不锈 钢模铸锭重200kg以上时，均采用固渣维护法。 (3)固渣维护法浇注含铬不锈钢 浇注前，将预先配

19、制的经烘干的渣粉或压 片，放置于钢锭模内。开 浇后，钢液进入锭模与渣料接触，并浮在钢液面上。借助 钢液热量，在 液面上升过程中熔化成渣。在钢液面上构成维护渣层，将空气与钢液 隔 离，减少了二次氧化。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 3.钢液的浇注操作 马氏体铬不锈钢铸锭方式为下注法。上注法钢锭外表质量差，马氏体 铬不锈钢 钢锭修磨练度大，故不能采用上注法。 (1)确定浇注温度 浇注温度对钢锭的外表和内在质量具有较大的影响。 (2)浇注速度的调控 下注法模铸时，浇注速度是根据钢种、锭重、浇注温度等因 素确定 的。马氏体铬不锈钢钢液具有粘度大、流动性差、铬氧化物多等特点。 对钢 锭外表质量要求较高的条件下，采取高温较快速浇注比较有利。 (3)冒口的补缩与保温 冒口是钢锭的重要组成部分。冒口的作用是补充锭 身收缩所需求的 钢液，使钢锭的缩孔构成在冒口区内，到达提高成材率之目的。 3.3马氏体铬不锈钢中频感应炉冶炼工艺要点 3.3.5马氏体铬不锈钢钢锭的冷却与退火 1.钢锭的脱模与冷却制度 (1)钢锭冷却过程中的马氏体转变 马氏体铬不镑钢的冷却过程中，会发生 马氏体转变。这 一点不同于其他类别的不锈钢。 (2