不锈耐酸钢课件

1、不锈耐酸钢PPT课件第五章第五章 不锈耐酸钢不锈耐酸钢 耐蚀性耐蚀性? ? 成分？合金化？成分？合金化？ 组织？组织？ 环境（介质）？环境（介质）？ 不锈钢钢种如何选择？不锈钢钢种如何选择？不锈耐酸钢PPT课件一一. . 关于耐蚀性的几个概念关于耐蚀性的几个概念 1. 1. 化学腐蚀化学腐蚀2. 2. 电化学腐蚀电化学腐蚀不锈耐酸钢PPT课件 如何提高钢的耐蚀性如何提高钢的耐蚀性 1 1）使钢表面形成稳定的表面保护膜；）使钢表面形成稳定的表面保护膜； 2 2）得到单相均匀的固溶体组织；）得到单相均匀的固溶体组织； 3 3）提高固溶体（阳极）的电极电位。）提高固溶体（阳极）的电极电位。不锈耐酸钢

2、PPT课件3. 3. 阳极极化阳极极化l引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为阳极极化阳极极化. . l主要是由于阳极表面形成主要是由于阳极表面形成保护膜保护膜，阻碍阳极金属离子进入，阻碍阳极金属离子进入溶液，降低了阳极表面电荷密度。溶液，降低了阳极表面电荷密度。4. 4. 钝化钝化l钢表面由于形成保护膜钢表面由于形成保护膜, , 从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象, , 称为称为钝化钝化现象现象. .不锈耐酸钢PPT课件5. 5. 阴极极化阴极极化l阴极电位由正向负方向降低称为阴极电位由正向负方向降低称为阴极极化阴极极化.

3、. l阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来的电子，造成阴极的电子，造成阴极电子堆积电子堆积，阴极表面电荷密度升高，导，阴极表面电荷密度升高，导致阴极电位降低。致阴极电位降低。 不锈耐酸钢PPT课件图图 具有活化具有活化- -钝化转变金属的阳极极化曲线钝化转变金属的阳极极化曲线不锈耐酸钢PPT课件三个不同的电化学行为区：三个不同的电化学行为区： 1 1）活化区（）活化区（A A） 2 2）钝化区（）钝化区（P P） 3 3）过钝化区（）过钝化区（T T） P P 称为称为初始钝化电位初始钝化电位I IP P 称为称为临界电流临界电流

4、 由于极化作用，阳极电位升高，当阳极达到最大电流由于极化作用，阳极电位升高，当阳极达到最大电流I IP P时，阳极电位为时，阳极电位为 P P ，此时产生了阳极钝化，阳极过程受此时产生了阳极钝化，阳极过程受到了极大的阻滞，电流到了极大的阻滞，电流I IP P突然下降到最小值突然下降到最小值I Iminmin。 不锈耐酸钢PPT课件l在很宽的阳极电极范围内保持在很宽的阳极电极范围内保持I Iminmin的腐蚀电流，此时阳极处的腐蚀电流，此时阳极处于于钝化区钝化区（P P）l阳极电位升高超过阳极电位升高超过 T T后，腐蚀电流又增加，这种现象称为后，腐蚀电流又增加，这种现象称为过钝化过钝化， 称为

5、称为过钝化电位过钝化电位 ( (击穿电位击穿电位) ) 。l影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面：影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面： 1 1）合金的成分；）合金的成分； 2 2）介质。）介质。l所存在的相对位置有四种情况所存在的相对位置有四种情况: : 不锈耐酸钢PPT课件一个交点一个交点A A：稳定的活化区，稳定的活化区， A A Ni 30Ni 30倍）；倍）；C C 提高，强度提高；但提高，强度提高；但C C与与CrCr形成碳化物，降低耐蚀性。形成碳化物，降低耐蚀性。 一般在不锈钢中一般在不锈钢中C0.4%, C0.4%, 多在多在0.1-0.2%0.1-0.

6、2%。如：。如： 2 2Cr13 Cr13 （0.2%C0.2%C）; ; 0Cr17Ti 0Cr17Ti （C0.08%C0.08%）; ; 00Cr18Ni10 00Cr18Ni10（C0.03%C0.03%） 只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高C C： 如如 9 9 Cr18 Cr18 不锈耐酸钢PPT课件vMnMn，N N 提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。vMo Mo 提高不锈钢的钝化能力，扩大其钝化介质范围（浓硫提高不锈钢的钝化能力，扩大其钝化介质范围（浓硫酸、稀盐酸、磷酸和有机酸），且能阻止酸、稀盐酸、磷酸和

7、有机酸），且能阻止点腐蚀点腐蚀倾向。倾向。 含含MoMo的钝化膜：的钝化膜：FeFe2 2OO3 3-Cr-Cr2 2OO3 3-MoO-MoO3 3，致密，稳定性致密，稳定性好，能防止好，能防止ClCl- -穿透。穿透。vCuCu 少量加入可有效地提高不锈钢在硫酸及有机酸中的耐少量加入可有效地提高不锈钢在硫酸及有机酸中的耐蚀性。蚀性。不锈耐酸钢PPT课件vSi Si 提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。 vMo, Cu, Ni, SiMo, Cu, Ni, Si复合加入复合加入 如在如在Cr18Ni9Cr18Ni9中加入中加入Mo,Cu,NiMo,Cu

8、,Ni后进一步扩大了在硫酸中的后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围耐蚀性和使用温度范围 。vTi, Nb Ti, Nb 在在Cr-NiCr-Ni奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀倾向，加入倾向，加入TiTi或或NbNb（固（固C C） ，可可防止晶间腐蚀。防止晶间腐蚀。不锈耐酸钢PPT课件三三. . 不锈钢的组织不锈钢的组织l不锈钢中的合金元素可分为两类不锈钢中的合金元素可分为两类: : 扩大扩大 相区：相区： C, N, Ni, Mn, Cu C, N, Ni, Mn, Cu等等; ; 缩小缩小 相区：相区： Cr, Si, Ti

9、, Nb, Mo Cr, Si, Ti, Nb, Mo等等; ; 谁占优势，就易形成以谁占优势，就易形成以 或或 为基体的不锈钢组织；如果稳为基体的不锈钢组织；如果稳定定 元素其作用程度还不足以使钢的元素其作用程度还不足以使钢的MsMs点降到室温以下，点降到室温以下，则高温冷却时会发生则高温冷却时会发生MM转变。转变。 不锈耐酸钢PPT课件l为了简便起见，表明不锈钢的实际成分和所得组织的关为了简便起见，表明不锈钢的实际成分和所得组织的关系，制成系，制成铬当量铬当量 Cr-Cr-镍当量镍当量 NiNi图图（适合于（适合于Ni-CrNi-Cr系）。系）。l钢中铁素体形成元素折合成铬的作用，奥氏体形

10、成元素钢中铁素体形成元素折合成铬的作用，奥氏体形成元素折合成镍的作用。折合成镍的作用。 NiNi =Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu=Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu Cr Cr =Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+ 5V+0.75W 5V+0.75Wl可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织. . 不锈耐酸钢PPT课件Cr与与Ni状态图状态图不锈耐酸钢PPT课件四四. . 不锈钢的分类不锈钢的分类 根据不锈钢的基本组织，可将它分为

11、五类：根据不锈钢的基本组织，可将它分为五类： MM不锈钢不锈钢 Cr13Cr13型型 ，Cr17Ni2 Cr17Ni2 ，9 9Cr18 Cr18 F F不锈钢不锈钢 0 0Cr17Ti, Cr25Ti, Cr26Mo1 Cr17Ti, Cr25Ti, Cr26Mo1 A A不锈钢不锈钢 1 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti,Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, A-FA-F不锈钢不锈钢 Cr21Ni5Ti, 00Cr22Ni5Mo3N Cr21Ni5Ti, 00Cr22Ni5Mo3N 沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢：在马氏体基体上析出金属间化合物，产：在马氏体基体上析出金属间化合物

12、，产生沉淀强化生沉淀强化. . 不锈耐酸钢PPT课件六、不锈耐酸钢的腐蚀特性六、不锈耐酸钢的腐蚀特性?晶间腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀应力腐蚀点腐蚀点腐蚀 不锈耐酸钢PPT课件（一）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀（一）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀1. 1. 现象现象 奥氏体不锈钢焊接后奥氏体不锈钢焊接后, ,焊缝及热影响区焊缝及热影响区(550-800(550-800）在）在许多介质中产生晶间腐蚀。许多介质中产生晶间腐蚀。 介质：热浓硝酸（介质：热浓硝酸（50-65%50-65%）、含铜盐和氧化铁的硫酸）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等溶液、热有机酸等2. 2. 形成原因形成原因 贫铬理论贫铬理论 奥氏体不锈

13、钢晶间腐蚀主要是晶界上析出奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出网状富铬的网状富铬的CrCr2323C C6 6引起晶界周围基体产生贫铬区引起晶界周围基体产生贫铬区，贫铬区的宽度约，贫铬区的宽度约1010-5-5cmcm，Cr12%Cr12%。在许多介质中没有钝化能力在许多介质中没有钝化能力, , 贫铬贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。区成为微阳极而发生腐蚀。 不锈耐酸钢PPT课件3. 3. 影响因素影响因素 C%C%：C0.03%C0.03%时无晶间腐蚀时无晶间腐蚀; ;化学成分：化学成分：加入加入Ti, NbTi, Nb固固C C，使奥氏体内固溶的使奥氏体内固溶的C0.03%C800T800时时K

14、 K重溶；重溶；T500T35%35%）；）； 3 3）采用高纯度采用高纯度15-25%15-25%F F不锈钢；不锈钢；4 4）采用奥氏体和铁素体（）采用奥氏体和铁素体（50-70%50-70%）双相钢。双相钢。不锈耐酸钢PPT课件（三）不锈钢的点腐蚀（三）不锈钢的点腐蚀1. 1. 现象现象 不锈钢在含不锈钢在含ClCl- -离子离子介质中表面会出现点状凹坑腐蚀，称为介质中表面会出现点状凹坑腐蚀，称为点腐蚀。点腐蚀。2. 2. 主要原因主要原因 主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。3. 3. 影响因素影响因素 1 1）含有）含有ClCl- -、Br B

15、r 等，易于产生点腐蚀等，易于产生点腐蚀; ; 去极化作用的阳去极化作用的阳离子离子FeFe3+3+、CuCu2+2+等，有加速点腐蚀作用等，有加速点腐蚀作用 2 2）夹杂物（）夹杂物（MnSMnS）、晶界析出相（）、晶界析出相（ 相）、晶界等容易发相）、晶界等容易发生点腐蚀生点腐蚀-易破坏钝化膜的均匀性易破坏钝化膜的均匀性 。不锈耐酸钢PPT课件4. 4. 预防措施预防措施1 1）尽可能降低介质中的）尽可能降低介质中的Cl-浓度浓度; ;2 2）选用）选用高高CrCr和含和含MoMo钢种，钝化膜稳定性提高钢种，钝化膜稳定性提高, , 如如 Cr22Ni26Mo5Ti; Cr26Mo1; Cr

16、26Mo4Cr22Ni26Mo5Ti; Cr26Mo1; Cr26Mo4 有时用有时用Cr%+Mo%Cr%+Mo%量来衡量抗点蚀指标量来衡量抗点蚀指标3 3）加入（提高）加入（提高）NiNi，也可提高抗点蚀能力。也可提高抗点蚀能力。4 4）含）含N N不锈钢的击穿电位不锈钢的击穿电位 B B值较正，当钢中值较正，当钢中N0.3%N0.3%，不不 发生点腐蚀。如发生点腐蚀。如 00Cr18Ni12Mo2.5N00Cr18Ni12Mo2.5N不锈耐酸钢PPT课件七七. . 不锈钢种类不锈钢种类不锈耐酸钢PPT课件（一）种类（一）种类1 1、马氏体、铁素体不锈钢、马氏体、铁素体不锈钢（1）Cr13C

17、r13型型 0 0Cr13 Cr13 （F F 组织）组织） 1 1Cr13Cr13，2Cr132Cr13，3Cr13 3Cr13 （MM组织）组织） 4 4Cr13 Cr13 （M+KM+K） 特点：高强度，特点：高强度，HRCHRC高；高； 耐蚀性良好（在大气、水气、弱介质中）耐蚀性良好（在大气、水气、弱介质中）; ; 价格低廉价格低廉。 不锈耐酸钢PPT课件（2）含含Cr16%Cr16%的铁素体钢的铁素体钢 如如0 0Cr17Ti, Cr25Ti, Cr28Cr17Ti, Cr25Ti, Cr28等等 特点特点：1 1）具有抗氧化性介质腐蚀能力，可用于硝酸和氮肥工）具有抗氧化性介质腐蚀能

18、力，可用于硝酸和氮肥工业生产中；业生产中；2 2）脆性大）脆性大; ;3 3）强度不高，但可加）强度不高，但可加Ti, Ti, MoMo细化与强化；细化与强化；4 4）有很好的高温抗氧化性，可作）有很好的高温抗氧化性，可作抗氧化钢。抗氧化钢。 不锈耐酸钢PPT课件v475 脆性脆性 含铬含铬16%16%的的F F不锈钢不锈钢在在400-550400-550内停留长时间后，钢内停留长时间后，钢在室温时很脆，韧塑性甚至趋于在室温时很脆，韧塑性甚至趋于0 0，最高脆化温度接近，最高脆化温度接近475 475 。 原因原因：从铁素体中析出高铬相（含：从铁素体中析出高铬相（含80%80%铬，体心立方），

19、铬，体心立方），与基体保持共格关系，但点阵常数大于铁素体，产生共与基体保持共格关系，但点阵常数大于铁素体，产生共格应力。但具有可逆性。加热到格应力。但具有可逆性。加热到600-650600-650以上高铬相以上高铬相溶解，快冷可消除。溶解，快冷可消除。 不锈耐酸钢PPT课件（3 3）1 1Cr17Ni2Cr17Ni2 l组织：组织：M + F M + F l兼有兼有Cr13Cr13型型和和高高CrCr不锈钢不锈钢的特点：的特点： 有较高强度和耐蚀性有较高强度和耐蚀性l可广泛用于化工机械、造船和航空工业中。可广泛用于化工机械、造船和航空工业中。 不锈耐酸钢PPT课件2 2、奥氏体不锈钢、奥氏体不

20、锈钢1 1）特点）特点 与与 F F 或或 M -M - F F不锈钢相比，不锈钢相比， 1）有很高耐蚀性（主要在氧化性酸如有很高耐蚀性（主要在氧化性酸如HNOHNO3 3）；）； 2 2）高塑性，易于成形（板、带、管、丝、材）；）高塑性，易于成形（板、带、管、丝、材）； 3 3）焊接性能较好（无相变）；）焊接性能较好（无相变）； 4 4）韧性和低温韧性好，无冷脆倾向；）韧性和低温韧性好，无冷脆倾向； 5 5）可用作）可用作550550热强钢热强钢（奥氏体的（奥氏体的T T再再高）；高）； 6 6）价格贵；容易加工硬化，切削加工性不好；）价格贵；容易加工硬化，切削加工性不好； 7 7）导热性差

21、，加热和冷却时要注意）导热性差，加热和冷却时要注意。 不锈耐酸钢PPT课件2 2）主要钢种）主要钢种：l18-818-8型铬镍型铬镍 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢 1 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti 00Cr18Ni12Mo2Ti 00Cr18Ni12Mo2Ti lCr-Mn-NCr-Mn-N, , Cr-Ni-Mn-NCr-Ni-Mn-N型型 A A或或A-FA-F不锈钢不锈钢 如如 Cr17Mn9, 0Cr17Mn13Mo2N, Cr17Mn9, 0Cr17Mn13Mo

22、2N, 1Cr18Mn8Ni5N 1Cr18Mn8Ni5N 其中有许多复相钢（其中有许多复相钢（+ +Mo,Nb,CuMo,Nb,Cu），），提高了抗晶间腐蚀提高了抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀的能力。和抗应力腐蚀的能力。 不锈耐酸钢PPT课件vA A不锈钢不锈钢可分为组织稳定与亚稳大类可分为组织稳定与亚稳大类1 1）稳定）稳定A A不锈钢不锈钢 具有低的屈服强度和高的塑性、韧性，低的韧具有低的屈服强度和高的塑性、韧性，低的韧脆转化温脆转化温度。影响其强度的因素之一是合金元素的固溶强化。度。影响其强度的因素之一是合金元素的固溶强化。2 2）亚稳）亚稳A A不锈钢不锈钢 用来制造不锈弹簧。用来制造不锈弹

23、簧。 可实行零下轧制（大变形量下要发生马氏体转变），有较可实行零下轧制（大变形量下要发生马氏体转变），有较好的强化效果。好的强化效果。 不锈耐酸钢PPT课件3 3、高强度不锈钢、高强度不锈钢一般在马氏体基体上产生沉淀强化的方法。一般在马氏体基体上产生沉淀强化的方法。+ +Mo, Ti, Mo, Ti, AlAl 形成形成 新沉淀强化相。如新沉淀强化相。如 FeFe2 2Mo, NiMo, Ni3 3Mo, NiMo, Ni3 3Ti, Ti, NiNi3 3AlAl等。等。根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分为两类：根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分为两类： 1) 1)马氏体沉淀硬化

24、不锈钢马氏体沉淀硬化不锈钢 2) 2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢半奥氏体沉淀硬化不锈钢 不锈耐酸钢PPT课件（1 1）马氏体沉淀硬化不锈钢马氏体沉淀硬化不锈钢l在在Cr17Ni6Cr17Ni6的基础上通过降的基础上通过降CrCr增增NiNi以消除以消除 铁素体，并加铁素体，并加入入Mo,Al,Ti,NbMo,Al,Ti,Nb等强化元素。等强化元素。l高温奥氏体化后发生马氏体转变；在高温奥氏体化后发生马氏体转变；在425-600425-600范围内时范围内时效效，析出金属间化合物时效强化。，析出金属间化合物时效强化。l可在固溶处理后精加工，然后再时效强化。这类钢有良好可在固溶处理后精加工，然后再时效

25、强化。这类钢有良好的工艺性能和低的加工费用。的工艺性能和低的加工费用。l存在存在475475脆性和高温回火脆性脆性和高温回火脆性。 不锈耐酸钢PPT课件（2 2）半奥氏体沉淀硬化不锈钢半奥氏体沉淀硬化不锈钢l在在Crl7Ni7Crl7Ni7钢的基础上加入强化元素发展起来的。钢的基础上加入强化元素发展起来的。lMoMo、NiNi、AlAl等形成金属间化合物，在等形成金属间化合物，在MM基体上析出产生基体上析出产生沉淀强化。钢经固溶处理后，在沉淀强化。钢经固溶处理后，在室温下为奥氏体及少量室温下为奥氏体及少量铁素体组织铁素体组织。l这类钢要获得马氏体，要通过这类钢要获得马氏体，要通过热处理（冷处理

26、加大变形热处理（冷处理加大变形量变形）量变形） ; ;l在在475475脆性和高温回火脆性，要限制其使用温度脆性和高温回火脆性，要限制其使用温度（250 12%Cr12%，如如Cr13Cr13型；型；l在在氧化性硝酸氧化性硝酸中，中，Cr16%Cr16%，才有较高的钝化能力，如高铬不锈钢；才有较高的钝化能力，如高铬不锈钢； l在在稀硫酸等非氧化性酸稀硫酸等非氧化性酸中，一般的中，一般的CrCr不锈钢和不锈钢和Cr18Ni9Cr18Ni9型不锈钢难以型不锈钢难以达到钝化状态，不耐蚀；达到钝化状态，不耐蚀；+ +Ni, Mo, CuNi, Mo, Cu，提高钝化能力。如提高钝化能力。如1 1Cr1

27、8Ni12Mo2Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2TiCr18Ni12Mo2Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Til在在盐酸或含盐酸或含ClCl- -离子离子中，加入中，加入MoMo、CrCr ，形成，形成MoOClMoOCl2 2 保护膜，也可防保护膜，也可防止点腐蚀；止点腐蚀；l在在强有机酸强有机酸中，须在铬（镍）不锈钢中加入中，须在铬（镍）不锈钢中加入Mo, Cu, MnMo, Cu, Mn，N N等，提高等，提高钝化能力。如钝化能力。如 1 1Cr17Mn13Mo2N, 1Cr17Mn13Mo2CuNCr17Mn13Mo2N, 1Cr17Mn13Mo2CuN等等不锈耐酸钢PPT

28、课件2 2、钢种选择、钢种选择uCr18Ni9Cr18Ni9型奥氏体不锈钢是用量最大的一类不锈钢型奥氏体不锈钢是用量最大的一类不锈钢 （化（化工、石油、航空）工、石油、航空） 1 1）对）对不要求焊接的零件不要求焊接的零件，可直接选用，可直接选用 1 1Cr18Ni9Cr18Ni9或或0 0Cr18Ni9Cr18Ni9钢钢 ; ; 2 2）焊接用钢焊接用钢，一种是以，一种是以TiTi、NbNb作作C C稳定剂的稳定剂的1 1Cr18Ni9TiCr18Ni9Ti或或 0 0Cr18Ni9NbCr18Ni9Nb钢；另一种是超低钢；另一种是超低C C的的0000Cr18Ni10Cr18Ni10钢钢 ; ; 3 3）要求）要求深冲的钢深冲的钢，可采用含铜的，可采用含铜的 00 00Cr1