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特殊性能钢介绍化学腐蚀

化学腐蚀是材料与介质之间发生化学反应而引起的腐蚀，在作用过程中没有电流（电荷的定向流动），主要包括干燥气体(表面上没有湿气冷凝)中腐蚀，如轧钢时的氧化、内燃机活塞氧化等；非电解质溶液中的腐蚀，这是指金属在不导电的液体中发生的腐蚀,例如金属在有机液体(如酒精、石油制品等)中的腐蚀。2电化学腐蚀电化学腐蚀是在导电介质当中，由于金属与介质之间发生电化学作用而引起的腐蚀，在腐蚀过程中伴有电流存在。例如空气、土壤、电解质溶液（如水溶液）以及熔融盐中金属的腐蚀均以电化学腐蚀为主。3影响腐蚀的因素金属的性质（化学成分与组织）金属的平衡电位、超电位金属钝性腐蚀产物的性质表面状态变形和应力环境条件的影响温度介质组成与浓度压力4提高不锈钢耐蚀性的途径添加Cr、Ni、Si等合金元素，提高电极电位、添加Cr、Ni、Si、Al等形成稳定的钝化膜等；形成单相固溶体提高冶金质量，减少杂质消除组织、成分不均匀性、内应力表面防护5不锈钢的分类与常用牌号不锈钢按其空冷组织不同分为五类：马氏体型；铁素体型；奥氏体型；双相型；沉淀硬化型；(奥氏体型不锈钢约占不锈钢总产量的70％)

6铁素体不锈钢

碳含量<0.15%、铬含量12％～30％，耐蚀性优于马氏体不锈钢。Cr是铁素体形成元素，致使此类钢从室温到高温（1000℃左右）均为单相铁素体；塑性加工、切削加工和焊接性较优。主要用于对耐蚀性和抗氧化性有较高要求的零件，如耐硝酸、磷酸结构和抗氧化结构。

常见的铁素体不锈钢有0Cr13、1Cr17、1Cr28等。7铁素体不锈钢的脆性高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要有几个方面由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶粒粗化速率高。在600℃以上晶粒就开始长大，而A不锈钢相应为900℃F不锈钢存在475℃脆性金属间化合物σ相沿晶界形成铁素体不锈钢热处理的目的是消除加工应力、获得单相固溶体，退火8马氏体不锈钢

马氏体不锈钢：碳0.1%～1.0%，铬12%～18%。此类钢只在氧化性介质中(如大气、海水、氧化性酸)耐蚀，而在非氧化性介质中(如盐酸、碱溶液等)耐蚀性很低；钢的耐蚀性随铬含量的降低和碳含量的增加而降低，钢的强度、硬度和耐磨性则随碳的增加而改善。

常见的有：低、中碳的Cr13型（如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13）和高碳的Cr18型（如9Cr18、9Cr18MoV等）。9马氏体不锈钢的热处理

常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质处理和淬火+低温回火。软化处理软化处理有两种方法：一是进行高温回火，将锻轧件加热至700~800℃保温2~6小时后空冷，使马氏体转变为回火索氏体。另外也可以采用完全退火。10调质处理

1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。因为铬↑抗回火性和AC1点，所以调质回火温度也相应↑.通常为640~700℃。回火后应采用油冷?淬火低回

3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷却。组织为马氏体+碳化物+少量AR11奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢：是在Cr18Ni8(18-8)基础上发展起来的，低碳(＜0.12％)、高铬(＞17％~25％)和较高镍(8％~29％)；此类钢具有最佳的耐蚀性，但相应地价格也较高；优良的低温韧性、高的加工硬化能力、耐热性和无磁性，其冷塑性加工性和焊接性能较好。以Cr18Ni8普通型奥氏体不锈钢用量最大，牌号有1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9等。12奥氏体不锈钢的热处理

固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般为1050~1150℃，比较常用1050~1100℃。为了保证高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。一般情况下，多采用水冷。固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有最高的耐蚀性能。13稳定化处理也称为稳定化退火。这种处理只是在含Ti、Nb的A不锈钢中使用。合理选择稳定化处理的温度和时间，→获得最佳的效果。一般原则

高于Cr23C6的溶解温度而低于TiC的溶解温度。通常采用850~950℃，保温2~4h后空冷，如下图所示。在稳定化退火过程中，能将Cr23C6转变为TiC，→彻底消除晶间腐蚀倾向。14不锈钢常用牌号15二、耐热钢在高温下具有高的热化学稳定性和热强性的特殊钢称之为耐热钢。广泛用于制造工业加热炉、热工动力机械（如内燃机）、石油及化工机械与设备等高温条件工作的零件。16①蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢

塑性变形（即蠕变）的抗力；以表示

700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大

应力。②持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的

抗力；以表示在500℃下经10000h发生

断裂的应力值。耐热钢的力学性能17①常用Cr、Al、Si抗氧化性元素在钢表面生成致密稳定连续而牢固的Cr2O3、Al2O3、SiO2氧化膜，但Al、Si明显增加钢的脆性，常与Cr一起加入；当Cr达5％时，工作温度达600～650℃，达28％时，工作温度可达1100℃。②微量稀土(RE)元素如钇(Y)、镧(La)等，能防止高温晶界的优先氧化，明显改善耐热钢的抗氧化性。③金属表面渗Cr、Al、Si也有效提高钢抗氧化性。提高抗氧化性18抗氧化钢

抗氧化钢用于工业炉的构件、炉底板、炉罐等.

F型是在F型不锈钢基础上发展形成。

A型抗氧化钢是在A不锈钢基础上发展起来的。

A型抗氧化钢目前主要有铬-镍系和铬-锰-氮系。铬-锰-氮系奥氏体型抗氧化钢在950℃以下有较好的抗氧化性，且有较高的高温强度，工艺性不如铬-镍系抗氧化钢。低镍奥氏体抗氧化钢，使用比较多的有ZG4Cr22Ni4N和ZG3Cr24Ni7N钢，经济.19①基体固溶强化元素Cr、Ni、W、Mo等，形成单相组织并提高再结晶温度。②第二相沉淀强化元素V、Ti、Nb、Al等，形成细小弥散分布的稳定碳化物(VC、TiC、NbC)或稳定性更高的金属间化合物(Ni3Ti、Ni3Nb、Ni3Al)，获得第二相沉淀强化效果并提高组织稳定性。③微量晶界强化元素硼(B)与稀土(RE)元素，起净化晶界或填充晶界空位的作用。提高热强性20按用途主要有锅炉钢管、紧固件和转子用钢等几大类。组织为细片P＋F，在600℃以下工作的热工动力机械和石油化工设备。碳0.10%～0.40%；耐热性合金Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等强化铁素体并防止碳化物的球化聚集长大以保证热强性。①低碳12CrMo、15CrMoV，优良的冷热加工性能，主要用做锅炉管线等，正火后使用。②中碳35CrMo、35CrMoV，35Cr2MoV、33Cr3WMoV调质后使用，具有优良的高温综合力学性能，主要用做耐热的紧固件和汽轮机转子。珠光体热强钢21空冷形成马氏体＋高温回火状态下使用：①低碳高铬型，Cr13型不锈钢加入Mo、W、V、Ti、Nb等元素而形成，牌号有1Cr11MoV、1Cr12WMoV等,因这种钢还有优良的消振性，最适宜制造工作温度在600℃以下的汽轮叶片，故又称叶片钢。②中碳铬硅钢，4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo等，既有良好的高温抗氧化性和热强性，还有较高的硬度和耐磨性，最适合于制造工作温度在750℃以下的发动机排气阀，故又称气阀钢。

马氏体热强钢22在奥氏体不锈钢的基础上＋W、Mo、V、Ti、Nb、Al等，强化奥氏体并能形成稳定的特殊碳化物或金属间化合物。具有比珠光体热强钢和马氏体热强钢更高的热强性和抗氧化性，此外还有高的塑性、韧性及良好可焊性、冷塑性成形性。常用1Cr18Ni12Ti、4Cr14Ni14W2Mo等，用于工作高达800℃的各类紧固件与汽轮机叶片、发动机气阀，使用状态为固溶处理状态或时效处理状态。奥氏体耐热钢23航空、航天工业的喷气式发动机在800℃以上的高温下长期承受一定的载荷工作，耐热钢已不能满足抗氧化性尤其是热强性要求，此时便应采用高温合金，它包括铁基、镍基、钴基。1.铁基高温合金

工作温度800～900℃的零件，使用状态为固溶或固溶＋时效。常用牌号如GH1131，Cr20％、Ni28%、W5％、Mo4％左右。2.镍基高温合金基本性能类似于铁基高温合金，但热强性和组织稳定性稍优；但价格昂贵。如GH3030，Cr20％、微量的Ti、Al等元素。高温合金24耐磨钢：用于制造高耐磨性零件的特殊钢种，目前尚未形成独立的钢类；广义上，高碳工具钢、一部分结构钢（主要是硅、锰结构钢）及合金铸钢均可用于制造耐磨零件，其中最重要的是高锰耐磨钢。

三、耐磨钢2526化学成分：高碳(0.9%~1.5%)、高锰(11％~14％)。铸态组织：粗大A＋Fe3C网，脆性大，不直接使用。固溶处理：（1060~1100℃快速水冷）后可得到

单相A，此时韧性很高(故又称“水韧处理”)。加工硬化：(A→M)形成硬(＞500HBW)而耐磨的

表面层(10~20mm)，心部仍为高韧性的A。主要用途：坦克、拖拉机、挖掘机的履带板、破

碎机衬板、铁路道岔等。高锰耐磨钢27用于工作温度低于0℃（－40℃）的零件的钢种，广泛用于钢铁冶金、化工、冷冻设备、液体燃料的制备与贮运装置、海洋工程与极地机械设施等。

四、低温钢28（一）性能要求1.冷脆转变温度低、低温冲击韧度高；2.一定的强度及对所接触介质的耐蚀性；3.优良的焊接性能与冷塑性成形性能；四、低温钢291.低碳一般wc＜0.20%。2.Mn、Ni对低温韧性有利，Ni最明显；V、Ti、Nb、Al可细化晶粒而进一步改善低温韧性。3.严格控制损害韧性的P、Si等元素含量。4.面心立方结构，如奥氏体钢、铝、铜金属的低温韧性良好。（二）低温钢的成分与组织特点30

按其使用温度等级、组织类型或主要化学成分不同来进行分类

（三）低温钢的种类与常用钢号31在南极低温超过了－50℃;液化气；温度降低，冲击韧性降低；一般18-8不锈钢、高Mn钢及Cu、Al等面心结构材料在低温下不易脆化。中国低温钢：16Mn、09Mn2V、09MnTiCuRE、06MnNb、06AlCu、06AlNbCuN、20Mn23Al、15Mn26Al4国外低温钢：

①大于－42℃低碳（≤0.25%）+Si-Mn正火后使用②－42～－196℃低碳（0.17～0.21％）、低（中）镍钢，正火或淬火＋回火③－196～－296℃奥氏体不锈钢低温钢的用途32液化气沸点（℃）适用钢种（％）氨丙烷-33.4-42.1C≤0.25，Si0.5~0.3，Mn0.85~1.20丙烯硫化氢-47.7-61.0C≤0.25，Ni2.5；

09Mn2V、09MnTiCuRE二氧化碳乙炔乙烷-78.5-84.0-88.8C≤0.25，Ni3.5；

06MnNb（-90℃）乙烯甲烷氧氮-103.8-161.5-151.0-195.8C≤0.25，Ni9；06AlCu、06AlNbCuN（-120℃）20Mn23Al（-196℃）15Mn17Al12CuV（-196℃）氢氦-252.8-269.018-8、15Mn26Al4（-253℃）07Cr21Mn7Ni5N（-269℃）33五、超高强度钢抗拉强度>1500MPa低合金超高强度钢中合金超高强度钢马氏体时效钢沉淀硬化超高强度钢34六、磁性合金

常用软磁材料硅钢片产量最大，在磁性材料中占有重要位置坡莫合金(Permalloy)是理想的软磁材料，该合金的成分是79％Ni—21％Fe，具有高的磁导率。磁化率很高(达150000或更高)，坡莫合金的饱和磁化强度为0．8T，约是铁或Fe—Si合金