不锈钢基础知识讲课件

1、不锈钢基础知识讲不锈钢的基础知识不锈钢的基础知识一、不锈钢的分类一、不锈钢的分类二、不锈钢中合金元素的作用二、不锈钢中合金元素的作用三、不锈钢基本试验及力学性能介绍三、不锈钢基本试验及力学性能介绍不锈钢基础知识讲一、不锈钢的分类一、不锈钢的分类 不锈钢的分类方法比较多，但通常按它的组织特点来进行分不锈钢的分类方法比较多，但通常按它的组织特点来进行分类，按这种方法可以将不锈钢分成五大类，就是奥氏体不锈钢、类，按这种方法可以将不锈钢分成五大类，就是奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。1 1、奥氏体不锈钢、奥氏

2、体不锈钢v 奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织. .（SUS304SUS304、SUS304LSUS304L、SUS301SUS301、SUS201SUS201、SUS202SUS202）v 无磁性、良好的低温性能、易成型性、可焊性以及良好的耐蚀无磁性、良好的低温性能、易成型性、可焊性以及良好的耐蚀性能是这类钢种的重要特性。性能是这类钢种的重要特性。 2 2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢v 铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织。铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织。v 铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。铁素体不锈钢具有强磁性、易

3、于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。v 根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢（钢（SUH409LSUH409L）和普通铁素体不锈钢（）和普通铁素体不锈钢（SUS430SUS430）两大类。）两大类。不锈钢基础知识讲3 3、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢v 马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。v 马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。4 4、双相不锈钢、双相不锈钢v 双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相

4、组织构成。v 这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀，易于成型和焊接。这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀，易于成型和焊接。5 5、沉淀硬化不锈钢、沉淀硬化不锈钢v 沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥 氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢。氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢。v 这类钢的铬含量在这类钢的铬含量在17%17%左右，加之含有镍、钼等元素，因此，左右，加之含有镍、钼等元素，因此， 它具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于它具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于18-818-8型奥氏体不锈钢。型奥

5、氏体不锈钢。不锈钢基础知识讲二、不锈钢中合金元素的作用二、不锈钢中合金元素的作用 不锈钢合金成分及其含量、状态，决定材质组织结构并影响不锈钢合金成分及其含量、状态，决定材质组织结构并影响其物性、化性、制程与用途其物性、化性、制程与用途. .（成分（成分 组织组织 性能性能 用途）用途）v 合金元素对不锈钢的性能影响：合金元素对不锈钢的性能影响： 铬（铬（CrCr）：增加耐蚀、抗酸、抗氧化性质）：增加耐蚀、抗酸、抗氧化性质 镍（镍（NiNi）：增加韧性、成型性、耐蚀性及抗高温氧化性能）：增加韧性、成型性、耐蚀性及抗高温氧化性能 钼（钼（MoMo）：增进抗孔蚀、间隙腐蚀性能，增加强度）：增进抗孔蚀

6、、间隙腐蚀性能，增加强度 锰（锰（MnMn）：增加硬度）：增加硬度, ,取代镍、热脆性提高（取代镍、热脆性提高（MnSMnS）、提高氮的）、提高氮的 溶解度溶解度 硅（硅（SiSi）：增加抗高温氧化性、金属流动性提高、脆性提高）：增加抗高温氧化性、金属流动性提高、脆性提高 铜（铜（CuCu）：增加强度、降低应力腐蚀敏感性、增加深抽加工性）：增加强度、降低应力腐蚀敏感性、增加深抽加工性 碳（碳（C C）：增加强度，降低碳含量可降低敏化、提高抗蚀能力并）：增加强度，降低碳含量可降低敏化、提高抗蚀能力并 降低应力腐蚀破裂敏感性降低应力腐蚀破裂敏感性 氮（氮（N N）：增加强度，取代镍，促进钝化，提高

7、抗孔蚀、氢脆及）：增加强度，取代镍，促进钝化，提高抗孔蚀、氢脆及 应力腐蚀破裂能力应力腐蚀破裂能力 不锈钢基础知识讲三、不锈钢基本实验及力学性能简述三、不锈钢基本实验及力学性能简述1、拉伸试验、拉伸试验 拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，试验中所获得的拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，试验中所获得的指标抗拉强度、屈服强度、延伸率是材料固有的基本属性和工指标抗拉强度、屈服强度、延伸率是材料固有的基本属性和工程机械设计的重要依据。程机械设计的重要依据。抗拉强度（力学符号抗拉强度（力学符号b b，英文缩写，英文缩写TSTS） b b=P=Pb b/F/F0 0 P Pb b拉伸试样断裂前承受的最

8、大载荷拉伸试样断裂前承受的最大载荷 F F0 0拉伸试样的原始截面积拉伸试样的原始截面积v 材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑性变形。性变形。 不锈钢基础知识讲屈服强度（力学符号屈服强度（力学符号0.20.2，英文缩写，英文缩写YSYS） 0.20.2=P=P0.20.2/F/F0 0 P P0.20.2拉伸试样塑性变形量为拉伸试样塑性变形量为0.2%0.2%时承受的载荷时承受的载荷 F F0 0 拉伸试样的原始截面积拉伸试样的原始截面积v 材料的屈服强度小，表示材料容易屈服，成形后回弹小，贴模材料的屈服强度小，表示材料

9、容易屈服，成形后回弹小，贴模性和定形性好。性和定形性好。 屈强比（屈强比（0.2/b） 屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性小，有利于冲压成形。小，有利于冲压成形。 表表1. 常见不锈钢材料的屈强比常见不锈钢材料的屈强比 v一般来讲，较小的屈强比对一般来讲，较小的屈强比对材料在各种成形工艺中的抗材料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。破裂性都有利。钢种钢种屈服强度屈服强度(N/mm(N/mm2 2) )抗拉强度抗拉强度(N/m

10、m(N/mm2 2) )屈强比屈强比SUS304SUS3043003006706700.450.45SUS430SUS4303503505105100.690.69SUS409LSUS409L2412414104100.590.59不锈钢基础知识讲延伸率（力学符号延伸率（力学符号A,A,英文缩写英文缩写ELEL）v 延伸率是材料从发生塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有延伸率是材料从发生塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有长度的比值，即：长度的比值，即： A= L- LA= L- L0 0/ L/ L0 0* *100%100% 式中式中 A A材料的延伸率（材料的延伸率（% %） L L试样被拉

11、断时的长度（试样被拉断时的长度（mmmm） L L0 0标距长度标距长度 （mmmm）v 材料的延伸率大，就是材料允许的塑性变形程度大，抗破裂材料的延伸率大，就是材料允许的塑性变形程度大，抗破裂性好，对拉深、翻边、胀形各类变形都有利。性好，对拉深、翻边、胀形各类变形都有利。v 一般来说，材料的翻边系数和胀形性能都与延伸率成正比关一般来说，材料的翻边系数和胀形性能都与延伸率成正比关系。系。不锈钢基础知识讲附附1 1：拉伸试验样品尺寸：拉伸试验样品尺寸附附2 2：经拉伸试验后测得的应力：经拉伸试验后测得的应力- -应变曲线应变曲线应力应变FbF0.2图1 经SPM应力屈服平台图2 不经SPM、炉子

12、样品12ab应变0.2%0.2%不锈钢基础知识讲附屈服平台产生原因及消除办法：附屈服平台产生原因及消除办法： 材料发生塑性变形时，材料发生塑性变形时，C(N)原子与位错运动交互作用形成原子与位错运动交互作用形成柯氏儿气团。气团对位错也就是变形形成钉轧与束缚作用，阻柯氏儿气团。气团对位错也就是变形形成钉轧与束缚作用，阻碍位错的进行，要想发生位错就必须施加很大的外力，对应在碍位错的进行，要想发生位错就必须施加很大的外力，对应在图上就是上屈服点图上就是上屈服点a。一旦克服了柯氏儿气团，位错运动开始，。一旦克服了柯氏儿气团，位错运动开始，变形也开始，所需的外力就有所降低，表现在图上就是最低点变形也开始

13、，所需的外力就有所降低，表现在图上就是最低点下屈服点下屈服点b，这段过程反映在试样的局部表面就可观察到与拉，这段过程反映在试样的局部表面就可观察到与拉伸方向成伸方向成45度的线条状痕迹。位错运动与度的线条状痕迹。位错运动与C(N)原子在试样未原子在试样未屈服区域继续作用就形成图中一个一个的锯齿状，直到整个试屈服区域继续作用就形成图中一个一个的锯齿状，直到整个试样观察到与拉伸方向成样观察到与拉伸方向成45度的线条状痕迹，屈服现象就此结束，度的线条状痕迹，屈服现象就此结束，材料进入整体塑性变形阶段，直至断裂。材料进入整体塑性变形阶段，直至断裂。 屈服平台的产生对材料的冲压成型是不利的，因为表面会屈

14、服平台的产生对材料的冲压成型是不利的，因为表面会形成与拉伸方向成形成与拉伸方向成45度的线条状痕迹，影响美观。所以必须要度的线条状痕迹，影响美观。所以必须要消除屈服平台。图中只要超过下屈服点的伸长量的轧延变形，消除屈服平台。图中只要超过下屈服点的伸长量的轧延变形，就可以消除屈服平台。就可以消除屈服平台。SPM就可以通过对伸长率与压延力的控就可以通过对伸长率与压延力的控制消除屈服平台。所以经过制消除屈服平台。所以经过SPM的作用其中之一就是消除屈服的作用其中之一就是消除屈服平台。平台。不锈钢基础知识讲2 2、硬度试验、硬度试验 硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一，它是表硬度是金属材料力

15、学性能中最常用的性能指标之一，它是表征金属在局部体积内抵抗变形的能力。征金属在局部体积内抵抗变形的能力。 现公司内部进行的是数显显微维氏硬度试验，试验方法是直现公司内部进行的是数显显微维氏硬度试验，试验方法是直接用接用136136度的正四棱锥金刚石压头压入样品表面。度的正四棱锥金刚石压头压入样品表面。 试验力的选用：试验力的选用： A A、针对、针对SUS430SUS430、SUH409L BASUH409L BA 试验样品厚度试验样品厚度0.2mm用用500g的压力进行试验。的压力进行试验。 试验样品厚度试验样品厚度0.2mm用用1000g的压力进行试验。的压力进行试验。 注：试验力的选用要

16、最终确保试样的背面无打穿的痕迹方可。注：试验力的选用要最终确保试样的背面无打穿的痕迹方可。 B、针对、针对SUS304硬板以及硬板以及BA、SUH409L硬板都采用硬板都采用1000g的压力试验。（压痕越大，硬度值越准确）的压力试验。（压痕越大，硬度值越准确） 不锈钢基础知识讲3、晶粒度试验、晶粒度试验v 晶粒度级别越高，单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就晶粒度级别越高，单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就越细，强度越大。越细，强度越大。v 晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（R R），并降低屈强），并降低屈强比和屈服伸长。但晶粒较大时，它们在

17、材料表层取向不同，变比和屈服伸长。但晶粒较大时，它们在材料表层取向不同，变形量差异比较明显，材料表面易出现形量差异比较明显，材料表面易出现“桔皮桔皮”现象。细化晶粒现象。细化晶粒可减轻桔皮现象发生，但晶粒过细，可减轻桔皮现象发生，但晶粒过细，R R值会减小，屈强比和屈服值会减小，屈强比和屈服伸长都会增大，不利于成形。伸长都会增大，不利于成形。 因此，在得到细小而均匀晶粒组因此，在得到细小而均匀晶粒组织的同时，还要确保材料有较好的综合的机械性能。织的同时，还要确保材料有较好的综合的机械性能。v 304304钢种的晶粒度一般要求在钢种的晶粒度一般要求在7-97-9级之间。（目前公司级之间。（目前公

18、司SUS430SUS430在在9 9级以上，级以上，SUS304SUS304为为8.5-98.5-9） 附标准晶粒度图片：附标准晶粒度图片：不锈钢基础知识讲8.08.5不锈钢基础知识讲4 4、盐雾试验、盐雾试验 不锈钢耐腐蚀性的含义及原理不锈钢耐腐蚀性的含义及原理v 不锈钢是一种较耐腐蚀的钢，但不是绝对不生锈的钢，到目前为不锈钢是一种较耐腐蚀的钢，但不是绝对不生锈的钢，到目前为止没有发明在任何条件下均不腐蚀的钢。止没有发明在任何条件下均不腐蚀的钢。v 不锈钢的耐腐蚀原理为：在钢的表面，铬与氧结合生成不锈钢的耐腐蚀原理为：在钢的表面，铬与氧结合生成CrCr2 2O O3 3钝化钝化膜，这种钝化膜结构致密、稳定，厚度膜，这种钝化膜结构致密、稳定，厚度16nm16nm。是金属基体的保。是金属基体的保护膜。护膜。 盐雾试验条件盐雾试验条件 目前所做试验为中性盐雾试验，用目前所做试验为