冷轧不锈钢的基础知识及生产流程课件

1、不锈钢基础知识一、不锈钢的定义不锈钢的狭义定义：是指在大气中不容易生锈的钢；不锈钢的广义定义：是指在特定条件下的酸、碱、盐中耐腐蚀的钢。通常称不锈钢是铬含量为12%以上的铁基合金。不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛。 二、不锈钢的分类不锈钢的分类方法较多，但人们习惯按其组织特点进行分类，按此方法可将不锈钢分成以下五大类： 1、奥氏体不锈钢 4、双相不锈钢2、铁素体不锈钢 5、沉淀硬化不锈钢 3、马氏体不锈钢二、不锈钢的分类 不锈钢组织分类图二、不锈钢的分类1、奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织。工业牌号可分为Cr-Ni和Cr-Ni-M

2、n-N两大类型。在正常热处理条件下，钢的基体组织为奥氏体，在不恰当热处理或不同受热状态下，在奥氏体基体中有可能存在少量的碳化物及铁素体组织。奥氏体不锈钢不能通过热处理方法改变它的力学性能，只能采用冷变形的方式进行强化。可以通过加入钼、铜、硅等合金化元素的方法得到适用于各种使用条件的不同钢种，如316L、304Cu等。无磁性、良好的低温性能、易成型性和可焊性是这类钢种的重要特性。二、不锈钢的分类2、铁素体不锈钢铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织，不能采用热处理方法改变它的组织结构。铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐应力锈蚀、耐点蚀等特点。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

3、锈钢（如409L）和普通铁素体不锈钢（如430）两大类。 3、马氏体不锈钢马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。具有高强度和高硬度，通过热处理可以调整钢的力学性能。马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。 二、不锈钢的分类4、双相不锈钢 双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。两相比例可以通过合金成分和热处理条件的改变加以调整。这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀，易于成型和焊接。 5、沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢（以0Crl7Ni4Cu4Nb为代表），半奥氏体沉淀硬化不锈钢（以OCrl7Ni7Al 和OCrl5Ni25Ti2MoVB为代表）和奥氏体加

4、铁素体沉淀硬化不锈钢（以PH55A、B、C为例）。这种类型的不锈钢可借助于热处理工艺调整其性能，使其在钢的成型、设备制造过程中处于易加工和易成型的组织状态。半奥氏体沉淀硬化不锈钢通过马氏体相变和沉淀硬化，奥氏体、马氏体沉淀硬化不锈钢通过沉淀硬化处理使其具有高的强度和良好的韧性。这类钢的铬含量在17%左右，加之含有镍、钼等元素，因此，除具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于18-8型奥氏体不锈钢。 类别执行标准主要化学成分类似标准日本工业标准宝新标准CSiMnPSNiCr其它中国标准美国标准JIS%GBASTM/AISI奥氏体系列SUS3040.081.002.000.0450.0308.00-10

5、.518.0-20.00Cr18Ni9304SUS304Cu0.081.002.000.0450.0308.00-10.518.0-20.0Cu 0.75-1.25SUS304Ni90.081.002.000.0450.0309.00-10.518.0-20.0SUS304L0.031.002.000.0450.0309.00-13.018.0-20.000Cr19Ni10304LSUS3160.081.002.000.0450.03010.0-14.016.0-18.0Mo 2.0-3.00Cr17Ni12Mo2316SUS316L0.031.002.000.0400.03012.0-15.

6、016.0-18.0Mo 2.0-3.000Cr17Ni14Mo20.030.752.000.0450.03010.0-14.016.0-18.0Mo 2.0-3.0316LSUS3210.081.002.000.0450.0309.00-13.0017.0-19.0Ti5xC%以上0Cr18Ni10Ti321SUS3010.151.002.000.0450.0306.00-8.0016.0-18.01Cr17Ni7301SUS301L0.0301.002.000.0450.0306.00-8.0016.0-18.0N0.20铁素体系列SUH409L0.031.001.000.0400.030

7、-10.5-11.75Ti 6xC%SUS4300.120.751.000.0400.030-16.0-18.01Cr17430SUS436L0.0251.001.000.0400.030-16.0-19.0Mo 0.75-1.50Ti Nb Zr 8x(C%+N%)-0.80 00Cr17Mo4360.071.001.000.0400.030-17.0-19.0Ti 0.2+4*(C+N)- 1.10 439SUS4440.0251.001.000.0400.030-17.0-20.0Mo 1.75-2.50 Ti Nb Zr 8x(C%+N%)-0.80 00Cr18Mo2马氏体系列SUS

8、420J20.26-0.401.001.000.0400.030-12.0-14.03Cr13420三、常见钢种化学成分和牌号对照表4 产品特性及用途钢种特性用途SUS304用途广泛，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性家庭用品（1、2类餐具）、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件SUS304Cu由于加入Cu,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304Ni9由于提高Ni含量,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SU

9、S304L碳含量比SUS304低，耐晶间腐蚀性能优越，用于焊接后难以进行热处理的部件类。需要较高耐腐蚀性的化学、煤炭、石油产业部门的设备、建筑材料、耐热部件和难以进行热处理的部件。SUS316比SUS304更耐海水和其他溶剂腐蚀，高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施SUS316L碳含量比SUS316低,耐晶间腐蚀性比SUS316好，高温强度稍差，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施，铁别适用于机械及化工工业设备SUS321添加

10、Ti含量，耐晶间腐蚀性好、耐热性，高温强度及高温抗氧化性良好，加工性、焊接性能良好，不推荐用于表面装饰件耐热材料，汽车、飞行器排气管管路，锅炉炉盖、管道，化学装置、热交换器、喷气发动机、高压锅SUS301Cr、Ni含量低于304，通过冷轧加工后强度及硬度提高。冷轧后带有一定磁性列车、航空器、车辆、弹簧SUS301L在301的基础上降低C的含量，从而改善了晶间腐蚀。添加N，弥补C含量降低而引起的强度下降列车车辆结构及外部装饰SUH409L加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的温度范围从室温直到575C广泛用于汽车尾气排气系统SUS410L与409L相比，含铬高0.5%，在常温下含

11、有少量马氏体组织，屈服强度、硬度较高，延伸率较低；不含Ti，与SUH409L钢种相比表面质量较好，但焊接性能稍差。 SUS410L钢种主要用于汽车排气系统部件、冷藏集装箱内衬、西餐刀具、餐具等。由于SUS410L钢种的机械性能接近于SUS430钢种，在耐蚀性要求不高的某些场合可替代SUS430使用。SUS430典型的铁素体不锈钢，热膨胀率低，成型性及耐氧化性好耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房设备、装饰物及建筑装饰品SUS436L因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，极高度抗汽车尾气冷凝物性能汽车排气管、电磁炉锅具439由于Ti稳定元素的加入和C的降低，焊接后热影响

12、区耐晶间腐蚀和点蚀的能力加强。高温氧化性能增加。耐全面腐蚀能力稍有增加由于良好的焊接性、耐蚀性和高温氧化性，其2B、HL产品普遍应用在汽车排气管部件、电梯面板、家用电器、水槽等。SUS444因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，与SUS316相比应力耐蚀和点蚀性能更好热水器、水箱、汽车排气管SUS420J2淬火后强度硬度高，用于高强度机械性质的部件材料。刀具、管嘴、阀门、板尺、餐具三、常见钢种特性及用途四、不锈钢的生产工艺四、不锈钢的生产工艺退火为了使不锈钢材获得较佳的使用性能或为不锈钢材用户进行不锈钢冷、热加工创造必要的条件，不锈钢材在出厂前一般需进行退火热处理（固熔处理

13、）。可分为连续式退火炉及罩式退火炉 四、不锈钢的生产工艺酸洗酸洗的目的是去掉热轧及退火过程中在钢带表面形成的铁鳞，即氧化层。除此之外，酸洗另一个目的是对不锈钢表面进行钝化处理，提高钢板耐蚀性。酸洗可分为热卷酸洗、冷卷酸洗 四、不锈钢的生产工艺冷轧厚度、板形、表面十二辊轧机、二十辊森吉米尔整体式可逆冷轧机 、二十辊四立柱可逆式冷轧机平整：小压下量轧制，与冷轧不同。多为二辊可逆冷轧机。四、不锈钢的生产工艺精整分条：切边、分定尺宽条、分卷横切：切边、矫直、切定尺板重卷：切边、分卷拉矫：拉伸、矫直、切边、分卷 宝新公司积极采用当今世界先进、成熟、可靠的工艺装备，主体设备均由世界上知名的设备设计、制造厂

14、商提供五、不锈钢的生产设备由德国LOI公司提供 ，是国内第一条用于生产铬系（即400系列）不锈钢冷轧钢带的先进设备。五、不锈钢的生产设备六座全氢保护气氛罩式退火炉（BAF）热、冷带退火酸洗机组（ 1#APL ）、冷带退火酸洗机组（2#APL）由法国DMS总包，电器由ABB提供 。装备可靠，控制技术先进，退火温度波动范围在10，确保了产品性能的稳定；酸洗工艺采用中性盐电解法，确保了产品的表面质量。五、不锈钢的生产设备由法国DMS提供，设备可靠，操作方便，产品质量稳定。投放市场的BA产品质量已达到日新制钢水平。立式全氢保护气氛连续光亮退火机组（ BAL ）五、不锈钢的生产设备设备电器分别由东芝、A

15、LSTOM、ABB提供，运行可靠，控制技术先进，板形和厚度精度高，适宜于生产高精度的冷轧不锈钢产品。该机组中的轧制油回收技术获二项国家专利；另有铁素体不锈钢轧制技术发明专利正在实质审查之中。十二辊冷轧机组 (1#CRM)，日本三菱重工提供；二十辊森吉米尔轧机（2#CRM），法国DMS提供；二十辊四立柱轧机（3#CRM），德国SUNDWIG提供五、不锈钢的生产设备1#修磨抛光机组（1#CGL）由日本日新工机提供，所产研磨品质量稳定，广泛用于国内优质电梯、家电等行业。其中一项研磨板生产技术已申报国家发明专利。2#修磨抛光机组（2#CGL）由美国法塔公司提供，主要用于粗修磨。运行正常后，宝新BA板产

16、量将有较大幅度的提升。 五、不锈钢的生产设备平整机组（SPM）由日本宇部兴产提供，为湿式平整法；现经德国SUNDWIG进行改造，为干式平整法。 张力拉矫机组（TLL）由德国SUNDWIG提供，为宝新产品优良的板形质量提供了进一步的保障。五、不锈钢的生产设备横切机组（ CTL ）纵切机组（ STL ）由西重所总承包 ，主体设备从国外引进。 该两条机组包含宝新公司两项专利技术，并曾于2000年荣获国家科技进步二等奖。五、不锈钢的生产设备不锈钢常见表面加工等级等级特征及用途NO.1热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等。NO.2D经冷轧后施以热处理及酸洗得到的

17、无光泽冷轧产品。用于汽车零件、建筑材料、管类等。NO.2BNO.2D经过调质轧制后的产品，光泽度和平坦度比NO.2D表面好。采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。NO.3100120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。NO.4用150180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.3细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。#240将No.2D或No.2B加工材料用240号磨粒的研磨砂带进行了研磨，厨房器具。#320用320号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，

18、具有不连续的粗纹，条纹比NO.4细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。#400将No.2B材料用400号抛光进行了研磨加工，建筑材料，厨房用品。HL 经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品（细分150320号）。主要用于建筑装饰，电梯，建筑物的门、面板等。BA经冷轧后施以光亮退火，并经过平整得到的产品。表面光泽度极好，有很高的反射率。如同镜面的表面。用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。六、不锈钢的焊接特性马氏体系不锈钢的焊接 焊接马氏体钢时，焊接部位变为马氏体组织硬化，因此容易引起焊接低温开裂。 硬化程度与钢的含C量成比例，含C量高的钢易引起焊接开裂，并

19、且钢中的氢含量越高对开裂就越敏感。 防止开裂的措施：（a）进行充分预热（例如300以上），分离出扩散性氢。（b）较薄的板预热效果小，应使用高合金焊丝，使用加有Nb等的铁素体系焊丝或者奥氏体系焊丝（例如309焊丝）为佳。（c）热影响区相应的不容易开裂，但有时也会引起焊缝根部开裂，关于焊缝根部开裂较多的起因是由于在未焊接部引起的应力集中，因此要注意熔入不足或有无缺陷的情况，这是非常重要的。六、不锈钢的焊接特性铁素体系不锈钢的焊接 焊接热影响区主要以铁素体为主，马氏体析出量很少，因此不太会硬化，不易发生焊接开裂。 本系钢种被加热至高温会发生铁素体晶粒粗大、脆化。这种趋向是含Cr量越多，脆化越显著。本

20、系钢种除低Cr钢种以外，焊接部位相当脆，特别是作为中厚板等焊接构造用材是不合适的。要用本系钢种时，焊丝使用奥氏体系焊丝（例如：309、308焊丝），尽可能地进行低温焊接，或者焊接后进行约600800的后热处理，改善其韧性。 铁素体系钢种一旦加热到高温不快速冷却的话，焊接部位就会对晶间腐蚀很敏感。即使使用冷却很快的点焊、电阻焊等也容易发生敏化。更何况在使用冷却很缓慢（如氩弧焊）的情况下，那么无论是用哪种焊接条件都会发生敏化。为防止这样的敏化状态，比如SUS430，焊接后短时间加热至700800就可以防止。但这种后热处理很多场合很难被适用，所以需要充分考虑使用环境和选择钢种。 六、不锈钢的焊接特性

21、奥氏体系不锈钢的焊接 300系列钢属于此系钢种。本系钢种一般都容易焊接，焊接性及焊接部位性能优越。本系钢种不会引起焊接时的低温开裂，但特定的钢种在焊接时会发生高温开裂。高温开裂在焊缝处最容易产生，有焊口开裂、穿过焊缝中央的纵向开裂、横向开裂等，SUS310S钢种最容易发生。另一种在热影响区域也会发生，例如在焊接时、去除应力退火时分别会引起横向开裂和纵向开裂，尤其是SUS347等钢种。防止这种高温开裂的方法有以下几种： 1.熔敷金属转变为单相组织时，容易开裂，使用含有少量铁素体的焊条有较好效果；2.少使用含S、P、Si等会促进凝固开裂的不纯物焊丝；3.采用低温焊接、焊缝宽度窄一些、焊接成凸起状；焊接部位机械性能与母材相似，加工性优越，但延伸性较低。焊接部位有一定低温脆化现象。在焊接的热履历里，由于加热冷却时会通过500-800碳化铬的析出范围，含C量较多的SUS301、302、304、316、309、310S等钢种在其热影响区域会析出Cr的碳化物，使晶间腐蚀变得敏感，因此尽可能用低温焊接，同时有必要尽量使用冷的金属板导热等。 拘束越大或者板厚越厚、熔敷钢量越多，焊接残余应力就变得越大，成了应力腐蚀开裂的条件。用阴极防蚀、喷射硬化等方法有防止效果，但由于适用限度有限，所以主要的还是采用除应力退火的方法比较多。因此，尽量不要使用易敏化的钢，尽