氯离子腐蚀机理及防护文章

1、1 氯离子对不锈钢腐蚀的机理在化工生产中，腐蚀在压力容器使用过程中普遍发生，是导致压力容器产生各种缺陷的主要因素之一。普通钢材的耐腐蚀性能较差，不锈钢则具有优良的机械性能和良好的耐腐蚀性能。Cr和Ni是不锈钢获得耐腐蚀性能最主要的合金元素。Cr和Ni使不锈钢在氧化性介质中生成一层十分致密的氧化膜，使不锈钢钝化，降低了不锈钢在氧化性介质中的腐蚀速度，使不锈钢的耐腐蚀性能提高。氯离子的活化作用对不锈钢氧化膜的建立和破坏均起着重要作用。虽然至今人们对氯离子如何使钝化金属转变为活化状态的机理还没有定论，但大致可分为2种观点。成相膜理论的观点认为，由于氯离子半径小，穿透能力强，故它最容易穿透氧化膜内极小

2、的孔隙，到达金属表面，并与金属相互作用形成了可溶性化合物，使氧化膜的结构发生变化，金属产生腐蚀。吸附理论则认为，氯离子破坏氧化膜的根本原因是由于氯离子有很强的可被金属吸附的能力，它们优先被金属吸附，并从金属表面把氧排掉。因为氧决定着金属的钝化状态，氯离子和氧争夺金属表面上的吸附点，甚至可以取代吸附中的钝化离子与金属形成氯化物，氯化物与金属表面的吸附并不稳定，形成了可溶性物质，这样导致了腐蚀的加速。电化学方法研究不锈钢钝化状态的结果表明，氯离子对金属表面的活化作用只出现在一定的范围内，存在着1个特定的电位值，在此电位下，不锈钢开始活化。这个电位便是膜的击穿电位，击穿电位越大，金属的钝态越稳定。因

3、此，可以通过击穿电位值来衡量不锈钢钝化状态的稳定性以及在各种介质中的耐腐蚀能力。2 应力腐蚀失效及防护措施2.1 应力腐蚀失效机理在压力容器的腐蚀失效中，应力腐蚀失效所占的比例高达45%左右。因此，研究不锈钢制压力容器的应力腐蚀失效显得尤为重要。所谓应力腐蚀，就是在拉伸应力和腐蚀介质的联合作用下而引起的低应力脆性断裂。应力腐蚀一般都是在特定条件下产生：有在拉应力的作用下。产生应力腐蚀的环境总存在特定的腐蚀介质，不锈钢在含有氧的氯离子的腐蚀介质及H2SO4、H2S溶液中才容易发生应力腐蚀。一般在合金、碳钢中易发生应力腐蚀。研究表明，应力腐蚀裂纹的产生主要与氯离子的浓度和温度有关。压力容器的应力来

4、源：外载荷引起的容器外表面的拉应力。压力容器在制造过程中产生的各种残余应力，如装配过程中产生的装配残余应力，制造过程中产生的焊接残余应力。在化工生产中，压力容器所接触的介质是多种多样的，很多介质中含有氯离子，在这些条件下，压力容器就发生应力腐蚀失效。铬镍不锈钢在含有氧的氯离子的水溶液中，首先在金属表面形成了一层氧化膜，它阻止了腐蚀的进行，使不锈钢钝化。由于压力容器本身的拉应力和保护膜增厚带来的附加应力，使局部地区的保护膜破裂，破裂处的基体金属直接暴露在腐蚀介质中，该处的电极电位比保护膜完整的部分低，形成了微电池的阳极，产生阳极溶解。因为阳极小、阴极大，所以阳极溶解速度很大，腐蚀到一定程度后，又

5、形成新的保护膜，但在拉应力的作用下又可重新破坏，发生新的阳极溶解。在这种保护膜反复形成和反复破裂过程中，就会使某些局部地区的腐蚀加深，最后形成孔洞，而孔洞的存在又造成应力集中，更加速了孔洞表面的塑性变形和保护膜的破裂。这种拉应力与腐蚀介质的共同作用便形成了应力腐蚀裂纹。2.2 应力腐蚀失效的防护措施控制应力腐蚀失效的方法，从内因入手，合理选材，从外因入手，控制应力、控制介质或控制电位等。实际情况千变万化，可按实际情况具体使用。(1)选用耐应力腐蚀材料近年来发展了多种耐应力腐蚀的不锈钢，主要有高纯奥氏体铬镍钢，高硅奥氏体铬镍钢，高铬铁素体钢和铁素体奥氏体双相钢。其中，以铁素体奥氏体双相钢的抗应力

6、腐蚀能力最好。(2)控制应力在压力容器装配时，尽量减少应力集中，并使其与介质接触部分具有最小的残余应力，防止磕碰划伤，严格遵守焊接工艺规范。(3)严格遵守操作规程工艺操作、工艺条件对压力容器的腐蚀有巨大的影响。因此，必须严格控制原料成分、流速、介质温度、压力、pH值等工艺指标。在工艺条件允许的范围内添加缓蚀剂。铬镍不锈钢在溶解有氧的氯化物中使用时，应把氧的质量分数降低到1.0×10-6以下。实践证明，在含有氯离子质量分数为500.0×10-6的水中，只需加入质量分数为150.0×10-6的硝酸盐和质量分数为0.5×10-6亚硫酸钠混合物，就可以得到良好的

7、效果。(4)维修与管理为保证压力容器长期安全运行，应严格执行有关压力容器方面的条例、法规，对在用压力容器中允许存在的缺陷必须进行复查，及时掌握其在运行中缺陷的发展情况，采取适当的措施，减少设备的腐蚀。3 孔蚀失效及预防措施3.1 孔蚀失效机理在压力容器表面的局部地区，出现向深处腐蚀的小孔，其余地区不腐蚀或腐蚀轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀(也称点蚀)。点蚀一般在静止的介质中容易发生。具有自钝化特性的金属在含有氯离子的介质中，经常发生孔蚀。蚀孔通常沿着重力方向或横向方向发展，孔蚀一旦形成，具有深挖的动力，即向深处自动加速。含有氯离子的水溶液中，不锈钢表面的氧化膜便产生了溶解，其原因是由于氯离子能

8、优先有选择地吸附在氧化膜上，把氧原子排掉，然后和氧化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物，结果在基底金属上生成孔径为2030小蚀坑，这些小蚀坑便是孔蚀核。在外加阳极极化条件下，只要介质中含有一定量的氯离子，便可能使蚀核发展成蚀孔。在自然条件下的腐蚀，含氯离子的介质中含有氧或阳离子氧或阳离子氧化剂时，能促使蚀核长大成蚀孔。氧化剂能促进阳极极化过程，使金属的腐蚀电位上升至孔蚀临界电位以上。蚀孔内的金属表面处于活化状态，电位较负，蚀孔外的金属表面处于钝化状态，电位较正，于是孔内和孔外构成一个活态钝态微电偶腐蚀电池，电池具有大阴极小阳极面积比结构，阳极电流密度很大，蚀孔加深很快，孔外金属表面同时受到阴极保护

9、，可继续维持钝化状态。孔内主要发生阳极溶解：FeFe2+2e，CrCr3+3e，NiNi2+2e。介质呈中性或弱碱性时，孔外的主要反应为：O2+H2O+2e2OH-由于阴、阳两极彼此分离，二次腐蚀产物将在孔口形成，没有多大的保护作用。孔内介质相对于孔外介质呈滞流状态，溶解的金属阳离子不易往外扩散，溶解氧也不易扩散进来。由于孔内金属阳离子浓度增加，氯离子迁入以维持电中性，这样就使孔内形成金属氯化物的浓溶液，这种浓溶液可使孔内金属表面继续维持活化状态。又由于氯化物水解的结果，孔内介质酸度增加，使阳极溶解加快，蚀孔进一步发展，孔口介质的pH值逐渐升高，水中的可溶性盐将转化为沉淀物，结果锈层、垢层一起

10、在孔口沉积形成一个闭塞电池。闭塞电池形成后，孔内、外物质交换更加困难，使孔内金属氯化物更加浓缩，氯化物水解使介质酸度进一步增加，酸度的增加将使阳极溶解速度进一步加快，蚀孔的高速度深化，可把金属断面蚀穿。这种由闭塞电路引起的孔内酸化从而加速腐蚀的作用称为自催化酸化作用。影响孔蚀的因素很多，金属或合金的性质、表面状态，介质的性质、pH值、温度等都是影响孔蚀的主要因素。大多数的孔蚀都是在含有氯离子或氯化物的介质中发生的。具有自钝化特性的金属，孔蚀的敏感性较高，钝化能力越强，则敏感性越高。实验表明，在阳极极化条件下，介质中主要含有氯离子便可以使金属发生孔蚀，而且随着氯离子浓度的增加，孔蚀电位下降，使孔

11、蚀容易发生，尔后又使孔蚀加速。处于静止状态的介质比处于流动状态的介质能使孔蚀加快。介质的流速对孔蚀的减缓起双重作用，加大流速(仍处于层流状态)，一方面有利于溶解氧向金属表面输送，使氧化膜容易形成;而另一方面又减少沉淀物在金属表面沉积的机会，从而减少产生孔蚀的机会。3.2 防止孔蚀的措施(1)在不锈钢中加入钼、氮、硅等元素或加入这些元素的同时提高铬含量，可获得性能良好的钢种。耐孔蚀不锈钢基本上可分为3类：铁素体不锈钢;铁素体奥氏体双相钢;奥氏体不锈钢。设计时应优先选用耐孔蚀材料。(2)降低氯离子在介质中的含量，操作时严防跑、冒、滴、漏等现象的发生。(3)在工艺条件许可的情况下，可加入缓蚀剂。对缓

12、蚀剂的要求是，增加钝化膜的稳定性或有利于受损钝化膜得以再钝化。例如，在10%的FeCl3溶液中加入3%的NaNO2，可长期防止1Cr18Ni9Ti钢的孔蚀。(4)采用外加阴极电流保护，抑制孔蚀。氯离子对不锈钢制压力容器的腐蚀，对压力容器的安全性有很大的影响。即使是合理的设计、精确的制造避免或减少了容器本身的缺陷，但是，在长期使用中，由于各种错综复杂因素的联合作用，容器也会受到一定的腐蚀。虽然目前对防止氯离子对不锈钢腐蚀的方法还不十分完善，但掌握一些最基本的防护措施，对保证生产的正常进行，还是十分必要的。除此之外，还应严格按照操作规程操作，加强设备管理，做好容器的定期检验，以保证容器在合理的寿命

13、期限内安全运行。材料耐氯离子腐蚀能力不仅与氯离子浓度有关系，与介质温度也有关系。130、10ppm用304；25ppm，温度在120以下(包括120)用304，130，用316；50-80ppm，温度在50以下(包括50)用304，50-130，用316；110-150ppm，温度在50以下(包括50)用304，50-120，用316，130，用317；300ppm，50用316，80用317，80-130用254>300-500ppm，50用317，80-120用254，130用Ti>500-2000ppm，50-80用254，80-130用Ti>2000-5000ppm，

14、50用254，80-130用Ti>5000-20000ppm，50用Ti，80-120用Ti-Pb，130用TiC-276氯离子对不锈钢腐蚀见下表：不同浓度、温度的氯离子对不锈钢的腐蚀氯离子含量6080120130=10ppm304304304316=25ppm304304316316=50ppm304316316Ti=80ppm316316316Ti=150ppm316316TiTi=300ppm316TiTiTi>300ppmTiTiTiTi4 腐蚀与不锈钢4.1 应力腐蚀应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。应力腐蚀由残余或外加应力导致

15、的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。它的发生一般有以下四个特征：一、一般存在拉应力，但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率，应力腐蚀存在临界KISCC，即临界应力强度因子要大于KISCC，裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10-610-3mm/min，而且存在孕育期，扩展区和瞬段区三部分应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂4.2 晶间腐蚀局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的

16、结合，大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的，但不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。5 不锈钢的晶间腐蚀不锈钢在腐蚀介质作用下，在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢，当受到应力作用时，即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失，这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊

17、接接头的热影响区、焊缝或熔合线上，在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时，碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小，约为0.02%0.03%，而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值，故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散，并和铬化合，在晶间形成碳化铬的化合物，如(CrFe)23C8等。但是由于铬的扩散速度较小，来不及向晶界扩散，所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部，而是来自晶界附近，结果就使晶界附近的含铬量大为减少，当晶界的铬的质量分数低到小于12%时，就形成所

18、谓的“贫铬区”，在腐蚀介质作用下，贫铬区就会失去耐腐蚀能力，而产生晶间腐蚀。含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号)，如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815之间加热时，或者缓慢冷却通过这个温度区间时，都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用)，并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时，在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。最通用的检查不锈钢敏感性的方法是65%硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的65%硝酸溶液中连续48h为一个周期，共5个周期，每个周期测定重量损失。一般规定，5个试验周期

19、的平均腐蚀率应不大于0.05mm/月。奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防：使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2，或稳定的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。如果面品结构件小，能够在炉中进行热处理，则可在1040-1150进行热处理以溶解碳化铬，并且在425-815区间快速冷却以防止瑞沉淀。焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这是当钢从925以上快速冷却时，碳化物或氧化物沉淀，金属晶格应变造成的，焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在1Cr17不锈钢中加

20、入超过8倍碳含量的钛，通常可减少焊接钢结构在一些介质中的晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不是有效的。奥氏体型不锈钢的细分美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：奥氏体型不锈钢用200系列(无镍或低镍的铬锰氮不锈钢)和300系列(镍铬不锈钢)的数字标示，铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。在所有的钢种里不锈钢的种类和牌号较多，大概有上百个牌号，标准化和非标准化共有200个。最常用的是如下品种：6 常用不锈钢材料对照表日本美国英国德国法国中国SUS304304304S15X5CrNi189Z6CN18.090Cr18Ni9SUS304L304L304S12X2CrNi

21、189Z2CN18.0900Cr18Ni10SUS316316316S16X5CrNiMo1810Z6CND17.120Cr18Ni12Mo2TiSUS316L316L316S12X2CrNiMo1810Z2CND17.1200Cr17Ni14Mo2SUS317317317S16-0Cr18Ni12Mo3TiSUS317L317L317S12X2CrNiMo1816Z2CND19.1500Cr17Ni14Mo3SUS321321321S12X10CrNi189Z6CNT18.100Cr18Ni9Ti7 奥氏体不锈钢的焊条选用要点不锈钢主要用于耐腐蚀，但也用作耐热钢和低温钢。因此，在焊接不锈钢时

22、，焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。1、一般来说，焊条的选用可参照母材的材质，选用与母材成分相同或相近的焊条。如：A102对应0Cr19Ni9;A137对应1Cr18Ni9Ti。2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响，因此，一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。3、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过焊接工艺评定进行验证。4、对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢)，所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。(1)对Cr/Ni1的奥氏体耐热钢，如

23、1Cr18Ni9Ti等，一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条，以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。铁素体含量过低时，焊缝金属抗裂性差;若过高，则在高温长期使用或热处理时易形成脆化相，造成裂纹。如A002、A102、A137。在某些特殊的应用场合，可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时，可采用比如A402、A407焊条等。(2)对Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢，如Cr16Ni25Mo6等，一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时，增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量，使得在保证焊缝金属热强性的同时，提高焊缝的抗裂性。如采用A502、A507。5、对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈

24、钢，则应按介质和工作温度来选择焊条，并保证其耐腐蚀性能(做焊接接头的腐蚀性能试验)。(1)对于工作温度在300以上、有较强腐蚀性的介质，须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。如A137或A002等。(2)对于含有稀硫酸或盐酸的介质，常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条如：A032、A052等。(3)工作，腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设备，方可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。为保证焊缝金属的耐应力腐蚀能力，采用超合金化的焊材，即焊缝金属中的耐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2类型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。6、对

25、于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢，应保证焊接接头在使用温度的低温冲击韧性，故采用纯奥氏体焊条。如A402、A407。7、也可选用镍基合金焊条。如采用Mo达9%的镍基焊材焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。8、焊条药皮类型的选择：(1)由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体，具有良好的塑性和韧性，从焊缝金属抗裂性角度进行比较，碱性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。因此在实际应用中，从焊接工艺性能方面着眼较多，大都采用药皮类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等)。(2)只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差(如某些马氏体铬不锈钢、纯奥氏体组织的铬镍不锈钢等)

26、时，才考虑选用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等)。综上所述，奥氏体不锈钢的焊接是有其独特特点的，奥氏体不锈钢的焊接时焊条选用尤其值得注意，只有这样才能达到针对不同材料实施不同的焊接方法和不同材料的焊条，不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。这样才有可能能达到所预期的焊接质量。8 不锈钢的物理性能不锈钢的物理性能不锈钢和碳钢的物理性能数据对比，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；碳钢、铁素体型和马氏

27、体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点：1)高的电阻率，约为碳钢的5倍。2)大的线膨胀系数，比碳钢大40，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。3)低的热导率，约为碳钢的1/3。8.1 不锈钢的力学性不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其

28、抗拉强度在温度1580范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性，同时在高温时双有足够的强度即热强性。8.2 316和316L不锈钢316和317不锈钢(317不锈钢的性能见后)是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15和高于85时，316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境

29、。316L不锈钢的最大碳含量0.03，可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。8.2.1 耐腐蚀耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。8.2.2 耐热在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能：在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。热处理：在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火

30、，然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接：316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。典型用途：纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。不锈钢加工及施工深加工：易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。焊接：焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈、油、水份、油漆等，选定适合钢种的焊条

31、。点焊时间距比碳钢点焊间距短，除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后，为了防止局部腐蚀或强度下降，应对表面进行研磨处理或清洗。切断以及冲压：由于不锈钢比一般材料强度高，所以冲压以及剪切时需要更高的压力，而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化，最好采用等离子或激光切断，当不得不采用气割或电弧切断时，对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。折弯加工：簿板可以折弯到180，但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的，厚板沿压延方向时给2倍板厚半径，与压延垂直方向。9 不锈钢分类9.1 奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体

32、组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。

33、奥氏体型钢(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；(11)0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13)0Cr17Ni12Mo2；(14)00Cr17Ni14Mo2；(15)0Cr17Ni12Mo2N；(16)00Cr17Ni13Mo2N；(17)1Cr18Ni12Mo2Ti；(18)0Cr18Ni12Mo2Ti；(19)1Cr18Ni12

34、Mo3Ti；(20)0Cr18Ni12Mo3Ti；(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22)00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23)0Cr19Ni13Mo3；(24)00Cr19Ni13Mo3；(25)0Cr18Ni16Mo5；(26)1Cr18Ni9Ti；(27)0Cr18Ni10Ti；(28)0Cr18Ni11Nb；(29)0Cr18Ni13Si4304316是国外的牌号。9.1.1 不锈钢有没有磁性人们常以为磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣和真伪，不吸无磁，认为是好的，货真价实；吸者有磁性，则认为是冒牌假货。其实，这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。不锈钢的种类繁多，常温下按

35、组织结构可分为几类：1、奥氏体型：如304、321、316、310等；2、马氏体或铁素体型：如430、420、410等；奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体是有磁性的。通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质，一般来讲是无磁或弱磁的，但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性，但这不能认为是冒牌或不合格，这是什么原因呢？上面提到奥氏体是无磁或弱磁性，而马氏体或铁素体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样，304不锈钢中就会带有微弱的磁性。另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马

36、氏体转化越多，钢的磁性也越大。如同一批号的钢带，生产76管，无明显磁感，生产9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些，生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性，可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织，从而消去磁性。特别要提出的是，因上面原因造成的304不锈钢的磁性，与其他材质的不锈钢，如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的，也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。这就告诉我们，如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性，应判别为304或316材质；如果与碳钢的磁性一样，显示出强磁性，因判别为不是304材质。9.1.2 不锈钢热轧钢板不锈

37、钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。厚度不大于3mm的为薄板，厚度大于3mm的为厚板。用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。其分类和牌号如下：1奥氏体型钢(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；(11)0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13)0Cr17Ni12Mo2；(14)00Cr17Ni14Mo；(15)0

38、Cr17Ni12Mo2N；(16)00Cr17Ni13Mo2N；(17)1Cr18Ni12Mo2Ti；(18)0Cr18Ni12Mo2Ti；(19)1Cr18Ni12Mo3Ti；(20)0Cr18Ni12Mo3Ti；(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22)00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23)0Cr19Ni13Mo3；(24)00Cr19Ni13Mo3；(25)0Cr18Ni16Mo5；(26)1Cr18Ni9Ti；(27)0Cr18Ni10Ti；(28)0Cr18Ni11Nb；(29)0Cr18Ni13Si42奥氏体铁素体型钢(30)0Cr26Ni5Mo2；(31)00Cr18N

39、i5Mo3Si2；3铁素体型钢(32)0Cr13Al；(33)00Cr12；(34)1Cr15；(35)1Cr17；(36)1Cr17Mo；(37)00Cr17Mo；(38)00Cr18Mo2；(39)00Cr30Mo2；(40)00Cr27Mo4马氏体型钢(41)1Cr12；(42)0Cr13；(43)；1Cr13；(44)2Cr13；(45)3Cr13；(46)4Cr13；(47)3Cr16；(48)7Cr175沉淀硬化型钢(49)0Cr17Ni7Al9.1.3 不锈钢冷轧钢板不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板，厚度不大于3mm的为薄板，厚度大于3mm的为厚板。用于制作耐腐蚀部件，

40、石油、化工的管道、容器、医疗器械、船舶设备等，其分类和牌号如下：1奥氏体型钢除与热轧部分相同外(29种)，还有：(1)2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3)1Cr17Ni82奥氏体铁素体型钢除与热轧部分相同外(2种)，还有：(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2)1Cr21Ni5Ti3铁素体型钢除与热轧部分相同外(9种)，还有：00Cr174马氏体型钢除与热轧部分相同外(8种)，还有1Cr17Ni25沉淀硬化型钢(49)0Cr17Ni7Al9.2 铁素体、奥氏体、马氏体简介大家知道固态金属及合金都是晶体，即在其内部原子是按一定规律排列的，排列的方式一般有三种即：体心立方晶格结构

41、、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的，它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构：910以下为具有体心立方晶格结构的铁，910以上为具有面心立方晶格结构的铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去，而又不破坏铁所具有的晶格结构，这样的物质称为固溶体。碳溶解到铁中形成的固溶体称铁素体，它的溶碳能力极低，最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到铁中形成的固溶体则称奥氏体，它的溶碳能力较高，最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。钢在高温时所形成的奥氏体，过冷到727以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230以下，这时奥氏体中的碳原子已无扩散的

42、可能，奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的固溶体，称为马氏体。由于含碳量过饱和，引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明，只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高，因此，不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高，对钢的组织也有很大影响，当铬含量高而碳含量很少时，铬会使铁碳平衡，图上的相区缩小，甚至消失，这种不锈钢为铁素体组织结构，加热时不发生相变，称为铁素体型不锈钢。当含铬量较低(但高于12%)，碳含量较高，合金在从高温冷却时，极易形成马氏体，故称这类钢为马氏体型不锈钢。镍可以扩展相区，使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多，使钢在室温

43、下也具有奥氏体组织结构，则称这种钢为奥氏体型不锈钢。9.3 我国和日本常用不锈钢钢号的近似对照1对照表：日本(JIS)中国(GB)SUS3040Cr18Ni9(0Cr19Ni9)SUS304L00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)SUS309S0Cr23Ni13SUS310S0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)SUS3160Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)SUS316L00Cr17Ni14Mo2SUS3211Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)SUS4301Cr17SUS4031Cr12SUS4101Cr13SUS420J12Cr13SUS420J2

44、3Cr13SUS4311Cr17Ni22牌号后掇NO1表示热轧后进行热处理、酸洗或类似的处理；NO2表示冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理；NO2B表示冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理，最后经冷轧获得适当光洁度。如304NO1不锈钢板表示牌号为304的热轧不锈钢板。再如321-2B表示牌号为321的冷轧不锈钢板，表面要求冷轧后进行热处理，酸洗或类似的处理，最后经冷轧获得适当光洁度。9.4 不锈钢钢号特性用途钢号特性用途奥氏体钢30117Cr-7Ni-碳与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网301L17

45、Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料30418Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象(无磁性，便用温茺-196800)。家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸)，汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品)，医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件304L18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗

46、晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件。304Cu13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。304N118Cr-8Ni-N在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管304N218Cr-8Ni-N与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高

47、强度钢。构件、路灯、贮水罐31618Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优(无磁性)。海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母316L18Cr-12Ni-2.5Mo低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品32118Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430900温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包铁素铁钢409L11.3Cr-0.17Ti-

48、低C、N因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。410L13Cr-低C在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。43016Cr作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率低，成形性及耐氧化性优。耐热器具、燃烧器、家电产品2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网430J1L18-Cr0.5Cu-Nb-低C、N在430钢中，添加了Cu、Nb等元素；其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。建筑外部装饰材料，汽车零件，冷热水供给设备。436L18Cr

49、-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N耐热性、耐磨蚀性良好，因含有Nb、Zr元素，故其加工性，焊接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。马氏体钢41013Cr-低碳作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化(有磁性)。刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。420J113Cr-0.2C淬火后硬度高，耐蚀性好(有磁性)。餐具(刀)、涡轮机叶片420J213Cr-0.3C淬火后，比420J1钢硬度升高(有磁性)。刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刃)。序号牌号类型特性和用途11Cr17Ni7奥氏体型经冷加工有高的强

50、度。铁道车辆，传送带螺栓螺母用20Cr18Ni9奥氏体型作为不锈耐热钢使用最广泛，食品用设备，一般化工设备，原子能工业用设备30Cr19Ni9N奥氏体型在牌号0Cr19Ni9上加N，强度提高，塑性不降低。使材料的厚度减少。作为结构用强度部件400Cr19Ni10奥氏体型比0Cr19Ni9碳含量更低的钢，耐晶间腐蚀性优越，为焊接后不进行热处理部件类500Cr18Ni10N奥氏体型在牌号00Cr19Ni10上添加N，具有以上牌号同样特性，用途与0Cr19Ni9N相同，但耐晶间腐蚀性更好61Cr18Ni9Ti奥氏体型作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输送管道等设备和零件(本钢种国标不推荐

51、使用)70Cr18Ni10Ti奥氏体型添加Ti提高耐晶间腐蚀性，不推荐作装饰部件80Cr17Ni12Mo2奥氏体型在海水和其他各种介质中，耐腐蚀性比0Cr19Ni9好。主要作耐点蚀材料90Cr18Ni12Mo2Ti奥氏体型用于抵抗硫酸、磷酸、蚁酸、醋酸的设备，有良好耐晶间腐蚀性100Cr17Ni12Mo2N奥氏体型在牌号0Cr17Ni12Mo2中加入N，提高强度，不降低塑性，使材料的厚度减薄。作耐腐蚀性较好的强度较高的部件1100Cr17Ni14Mo2奥氏体型为0Cr17Ni14Mo2的超低碳钢，比0Cr17Ni14Mo2耐晶间腐蚀性好1200Cr17Ni13Mo2N奥氏体型在牌号00Cr17

52、Ni14Mo2中加入N，具有以上牌号同样特性，用途与0Cr17Ni12Mo2N相同，但耐晶间腐蚀性更好130Cr19Ni13Mo3奥氏体型耐点腐蚀性比0Cr17Ni2Mo2好，作染色设备材料等1400Cr19Ni13Mo3奥氏体型为0Cr19Ni13Mo3的超低碳钢，比0Cr19Ni13Mo3耐晶间腐蚀性好150Cr18Ni11Nb奥氏体型含Nb提高耐晶间腐蚀性160Cr25Ni20奥氏体型抗氧化性比0Cr23Ni13好。实际上多作为耐热钢使用如何识别不锈钢产品质量人们常以为磁铁吸附不锈钢材，验证其优劣和真伪，不吸无磁，认为是好的，货真价实；吸者有磁性，则认为是冒牌假货。其实，这是一种极其片面

53、的、不切实的错误的辨别方法。不锈钢的种类繁多，常温下按组织结构可分为几类：1奥氏体型：如304、321、316、310等；2马氏体或铁素体型：如430、420、410等；奥氏体型是无磁或弱磁性，马氏体或铁素体是有磁性的。通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质，一般来讲是无磁或弱磁的，但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性，但这不能认为是冒牌或不合格，这是什么原因呢？上面提到奥氏体是无磁或弱磁性，而马氏体或铁素体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样，304不锈钢中就会带有微弱的磁性。另外，304不锈钢经过冷加

54、工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。如同一批号的钢带，生产76管，无明显磁感，生产9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些，生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性，可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织，从而消去磁性。特别要提出的是，因上面原因造成的304不锈钢的磁性，与其他材质的不锈钢，如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的，也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。这就告诉我们，如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性，应判别为304或316材质；如果与碳钢的磁性一样，显示出强磁性，因判

55、别为不是304材质。不锈钢为什么也生锈?当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点)的时候，人们大感惊奇：认为“不锈钢是不生锈的，生锈就不是不锈钢了，可能是钢质出现了问题”。其实，这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的条件下也会生锈的。不锈钢具有抵抗大气氧化的能力-即不锈性，同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力-即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。如304钢管，在干燥清洁的大气中，有绝对优良的抗锈蚀能力，但将它移到海滨地区，在含有大量盐份的海雾中，很快就会生锈了；而316钢管则表现良好。因此，不是任何一种不锈钢，在任何环

56、境下都能耐腐蚀，不生锈的。不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)，防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因，这种薄膜遭到了不断地破坏，空气或液体中氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断地锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多，日常生活中多见的有如下几种：1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，引发了电化学反应，保护膜受到破坏，称之谓电化学腐蚀。2.不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等)，在有水氧情况下，构成有机酸，长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。3.不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅)，引起局部腐蚀。4.在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气)，遇冷凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化学腐蚀。以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。所以，为确保金属表面永久光亮，不被锈蚀，我们建议：1.必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗，去除附着物，消除引发修饰的外界因素。2.海滨地区要使用316材质不锈钢，316材质能抵抗海水腐蚀。3.市场上有些不锈钢管化学成分不能符合相应国家标准，达不到3