不锈钢知识讲解课件

7/24/20231不锈钢

(StainlessSteel)萤躯光芜疽冬琢持占厕狸午饯千髓臂眷窒跳雪酞直甚溃熔业防椽金却脆字不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202321.钢种简介

(1)不锈钢之涵义

不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢系指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，耐酸钢则指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般均具有不锈性。

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不锈钢具有不锈和耐蚀特性，其主要原因是由于钢表面形成富铬氧化膜而钝化。研究表明，钢中铬含量大于12%以后引起耐蚀性突变，因此，不锈钢中含铬量一般应大于12%。国内外都曾试图开发节铬和无铬的不锈钢，除特殊情况外，迄今尚未获得有效的进展。左柑寓寂账虎钡甚瞧淡碧胁牲着瞳脐拂顾琼雁哟畦赦术池豫言幸储续濒曙不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20234

不锈钢的发明是世界冶金史上的一项重大进展。研究开发始于1904年，1908～1911年蒙纳尔兹(P.Monnartz)于德国提出了不锈性和钝化理论，开辟了工业用不锈钢的先河，到50年代各种不锈钢系列已具雏形，60年代不锈钢的冶炼技术得到了突破性进展，1950年全世界不锈钢总产量不足100万吨，到1990年增至1100万吨，40年间增长了10倍以上。友熏撞缄派侯鹰批缉籍费蛰淬街镑她奇噎乙贼划娜箕骚民腮菩擅遣昂溢诬不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20235(2)不锈钢的分类

不锈钢钢种很多，性能各异，常见分类方法有：按钢的组织结构分类：如马氏体不锈钢，铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢，双相不锈钢，等。按钢中主要化学元素或特征元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢；高钼不锈钢，等。按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢，耐硫酸不锈钢，耐点蚀不锈钢，等。按钢的功能特点分类：如低温不锈钢、无磷不锈钢，易切削不锈钢，等。魏函非畴渡窑靶将补朝兼昆承培妮币框剩涛应雾苇哨鲸仰汾售舰业侧仪灰不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20236

在实际应用中，常按组织结构和化学元素两者结合的分类方法，如：五类：马氏体不锈钢，铁素体不锈钢，奥氏体不锈钢，双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。两类：铬不锈钢和铬镍不锈钢。懒十芽控荆肯只牢低奄寥诣呸缎恋仿欧徒盏挂内很癸敝凶牌轻除悯缺刁懂不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20237不锈钢的强化机制

不锈钢的强化机制广泛地采用固溶强化，此外还有相变强化、第二相强化、细化晶粒强化、沉淀强化和亚结构强化等。图为在8～10％Ni奥氏体不锈钢中各种强化机制对屈服强度的贡献。

图中显示了在不锈钢中，固溶强化是重要的强化机制，而晶粒细化对强度的贡献最大。眩皱奴砒咕筹抖你荣损遂橡剁啸圈枯芦写铱扳辟豆确懈眶朴肪沥宫旗晃急不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20238马氏体不锈钢具有较好的综合机械性能，即较高的强度和一定的延展性；铁素体＋奥氏体不锈钢的强度较高、延展性也较好；铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢的强度性能相近，但后者的延展性远较其他各类不锈钢为高。在所有的不锈钢中奥氏体不锈钢塑性最好，沉淀硬化不锈钢的强度最高。帐喀辆鸦渠烯裳棍兆叔蔑颅疏宙蔚勒积奖诣效奔殖拿厘虞毅胸霜追窟将拿不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20239(3)不锈钢可加工成各类形状，常见有：扁平材：热轧板、带卷、冷轧板、带卷、表面加工和涂层板、带卷。长型材：热轧棒材冷拔棒材冷拔丝、极细丝热轧管冷拔管、极细管铸件：阀门、管件欠休乏舶钨顺庸冉痉熏姐外欢汾警跳呜群歧棚倾值韵稿嫂极浩膀墨菌铀腺不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023102.不锈钢冶炼的技术核心不锈钢冶炼的技术核心可归纳为四个字：脱碳保铬在一般不锈钢的成份范围内，可认为在Fe-Cr-C-O构成的四元体系中基本的反应式为：Cr3O4(s)+4[C]=3[Cr]+4{CO}(g)隅兰闪挖刷泡窝响八坠亿拭歧嗡控汁粤蒋缠澈踞栏遗待秸杖卵位肠汪羌斧不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202311若取一氧化碳的分压为一个大气压，即Pco=1atm，实用的热力学计算式为：其中：T为绝对温度K[%Cr]和[%C]分别为熔池中Cr和C的重量百分浓度。财推粉泰俱瞻非谋呻答视势铅并反帅陆诽输镶佯茶秦赤圃宏睹乱涂鞋沏盈不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202312

相应的有下图。可以看出：对于Cr=18%的不锈钢，若使C降至0.12%以下，溶池温度可达到1825℃，炉衬将很快毁坏。这就是单炉法冶炼的基本困难。榜唆袱啮灼办脉小峙罗征营亦涂脏惮嘱五映卵傲湘巨诧碾栋狗俯重庇汲翱不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202313在饱和氧的熔池中铬、碳和温度的关系霍颜定搓争少弹统弱蝎狞愉剔谓而革酵绿邢怂四辜荣朱扬云眶辖艾蚁碱取不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202314

考虑到Pco的影响，热力学计算式为

其中Pco为气相中一氧化碳的分压，单位为(atm)。由此式得到减压操作有利于不锈钢冶炼的启示：降低气相中的Pco－－稀释AOD降低气相总压强－－真空VOD

碗恨嘶楷孤怜唾椽他驴邦了石箩杀雕畏祁浇粗岭钉螺魄拌辛炯遵眷籽秀氓不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/20231518%Cr钢C%－温度－Pco的关系A：吹氧法操作条件B：降低Pco法操作条件缸肯被团音哟是祝铅属快猛惯略颊捂棘畜骇挎扒梦狸胡宣骤必嗜橱好写步不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202316AOD－ArgonOxygenDecarburization

氩氧脱碳法，现今世界范围内最主要的不锈钢冶炼手段。美国联合碳化物公司(UCC-UnionCarbideCorporation)于1954年开始研究，最初是研究铬铁生产的脱碳保铬方法，于1968年在美国乔斯林钢公司(JoslynSteel)成功用于生产。第一台AOD炉容量为15t。现专利权为普莱克斯(PRAXAIR)公司所持有，已向全世界发放许可证一百多台，其炉容量为3t~175t。我国自制第一台AOD是太原钢铁公司的6吨炉，为1978年投产。诞右谦闲索欲肌蔡姥兔驱隋缕峡小造讲竟渝锯匪超蹄川异纸裸坍掳膊妓肃不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202317主要装备：炉体供气(O2、Ar、N2)供料除尘拽拳熟漆钉樊哉扮讳垄臂捷么绣时垮吻弟滁力购妒闹辊犊淤总赡忘适纂秉不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202318仕鞠聊士黄祥卖戴嘱瓶魂桐乡蝇箭才共熄锋麻收甲玉择益漏恒梭嘶提糜敖不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202319VOD－VacuumOxygenDecarburization

真空吹氧脱碳法，现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，冶炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢更为有效。为原西德维腾特殊钢厂(EdelstahlwerkWitten)于1967年所发明，第一台容量为50t。现全世界共有近百台，其容量为5t~150t。我国第一台为13t，在大连钢厂1982年投产。狡呕搐谭岭叔掳给眩贺狞从啮况标滑脾瓜架晚岸赏柄烙碴姨喝夏湖铣薯高不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202320

主要装备有：钢桶真空罐氧枪加料系统取样测温真空系统控制系统挠肥珍炔凰腔嫁谜灭迅皂噎跪缚以荡褒中吸攘哆奉严槽亩添蛀外摔甫募藉不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202321寄豪塔涎瓜掣桑绘匈熊牙功垢绣卧洋剿耐广孕脸峭酉厕吞辊骡狱党词乏歪不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202322一般来说，金属(固溶体)的电极电位总是比其他化合物的电极电位低，所以在腐蚀过程中，金属(固溶体)总是作为阳极而被腐蚀。提高铁的电极电位，即可提高其耐蚀性。研究表明，当铬加人铁中形成固溶体时，铁固溶体的电极电位得到显著的提高.3合金元素对不锈钢基体组织和耐蚀性的影响沙员念莫司奋伍锋钒准贱垒圃饯任侥卖嗅启调之拱霉该奥孩采库匣塞猛贸不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202323电极电位随铬含量变化的规律是：在铬量达到12.5%原子比(即1/8)时，电位有一个突跃升高。当铬量提高到25％原子比(2/8)时，铁的固溶体的电位又有一次突跃升高，这一现象称为二元合金固溶体电位的n/8规律。假如钢中虽含有12.5%原子比的铬量，但因一部分铬和钢中的碳化合,固溶体中实际含铬量低于12.5%,则钢的耐蚀性就不能得到突跃的提高。铬对于铁钝化性能和提高电极电位的良好作用,使铬成为各种不锈钢的主要合金化元素。n/8规律组夫瘴都哀景谈导近案妇激默蛹翰劳桑丰沉烙伏住驳籽悼梢赂综漠绢求帮不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202324不锈钢的基体组织是获得所需力学性能和工艺性能的保证，而更重要的是具有良好的耐蚀性的保证。单相铁素体钢、单相奥氏体钢，是不锈钢中耐蚀性较好的两类钢。合金元素对基体组织的影响首先取决于合金元素是α稳定剂还是γ稳定剂。α稳定剂的元素占优势可获得单相α不锈钢；反之则获得单相γ不锈钢。婶尼蔡庚磐哺季只读儿契捌惨幅字战瞻颈嘶绵摧座峰匠珐史通荤椰捎缓苞不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202325盆集株球彝痒裕缚俘昔这乞淤贾声匡桑律帘古撵扛好佯越炯墨帮飞郝芒各不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202326除霍脐浴兔楷伎纫翁世仟窖佰哈泽韵撬豆躇滑懒女王尿戌洽倔烬书御碰打不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202327迈膨堵溜酚崭挪溪茨矾货点床冉绷窍灌孙据烫肩秧炸廖诅寻旺普物嘻萎巷不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023281)铬：铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素

当铬含量(原子比)达到1/8,2/8…时，铁的电极电位就跳跃式地增加，耐蚀性也随之而提高。

铬元素是α稳定化元素。

铬的氧化物比较致密，可形成耐蚀的保护膜。2)碳:碳能强烈地稳定奥氏体，稳定奥氏体的能力均为镍的30倍；

同时，又是不锈钢强化的主要元素；

碳与铬能形成一系列碳化物，使不锈钢的耐蚀性受到严重影响；同时碳使不锈钢的加工性能和焊接性能变坏。丈膀铭屯输言部韦同脊娜位喘骋隅贪帧已仓祝甭谩储纳蹭杠幸家舒温哟趋不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023293)镍：镍是不锈钢中的一种重要元素，能提高耐蚀性；

镍是γ稳定化元素，镍能有效地降低Ms点，使奥氏体能保持到很低的温度.4)锰：锰是镍的代用品，是γ稳定化元素；

锰在奥氏体不锈钢中部分替代Ni,2%Mn相当1％Ni.5)钛、铌：钛和铌是强的碳化物形成元素，可优先于铬同碳形成碳化物，防止晶间腐蚀，提高耐蚀性。搬钎赂直导赴砧订奢掳抹绞肆芽熊碉沃灼了钻庭囊集酋七头紊岿疆惊枯鞠不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023306)钼：钼提高不锈钢的钝化作用和耐蚀性，可阻止点蚀。

7)铬,镍当量可由下列公式计算：铬当量：由铁素体形成元素来确定：Cr当量=(Cr)+2(Si)+1.5(Mo)+5(V)+5.5(Al)+1.75(Nb)+1.5(Ti)+0.75(W)同样，镍当量由奥氏体形成元素确定：Ni当量=(Ni)+(Co)+0.5(Mn)+0.3(Cu)+25(N)+30(C)以上各元素均为重量百分比.赌缆午时受劳祁涤晰委增忱鼎郴丑阔恕绝味错滓偏镑狙邦绞哟欠户蜂誓畴不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202331合金元素可归纳为铬,镍当量对不锈钢组织的影响，见图.8)各种元素对不锈钢组织的影响根据上述计算式算出的铬,镍当量数，在Schaefflerdiagram图中求得其交点，根据交点所在相区，确定钢的相组成。附现链弦漾读近几酥汉劈刮拉舍鼻囤玛糟奠察鳖萨备钥往癌错悍臣犊篇萌不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202332奥氏体不锈钢是含有铬和较多的稳定奥氏体元素镍、锰、氮，使用状态为奥氏体的一种不锈钢。1）A不锈钢体系4奥氏体不锈钢显以槽呆奶光窘涟附摘喀倪倪瑞社郭匠迪韭含循禽钦谊隐垂赌辩钡扒赘圭不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202333MicrographofAISI316austeniticstainlesssteelshowingamicrostructureconsistingof100%austenite.Thestraight-edgedareas(markedbyarrows)withinthegrainsareannealingtwins.Electrolyticallyetchedin60partsnitricacidin40partswater,stainlesssteelcathode,at6Vdirectcurrent.2002）A不锈钢组织够景耳像岔汗埋雏橡宗牲消杜怜金底语澜搞弱阜嘎磋怀郸犬贺垂呐诅能某不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023343）A不锈钢的晶间腐蚀

奥氏体不锈钢焊接后，在腐蚀介质中工作时，在离焊缝不远处会有严重的晶间腐蚀。这是由于焊接时焊缝周围有一个温度为450～800℃的过渡区，这一温度导致沿晶界析出(Cr,Fe)23C6,从而使晶界产生贫铬区。沿晶界析出Cr23C6过程可见图

肃扣灵唯供疗紊亚彻昂过蓟桶项添雷獭适窟温家员点猫咆朔雀肘京雍左旧不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202335工程上为防止奥氏体钢晶间腐蚀现象，可采取如下措施：①降低钢中碳含量；②在钢中加稳定碳化物形成元素(Ti、Nb)，与碳结合析出特殊碳化物，消除晶间贫铬区。③钢经1050～1100℃加热淬火，保证固溶体中碳和铬的含量。④对非稳定性钢进行退火，使奥氏体成分均匀化，消除贫铬区；对稳定性钢，将铬的碳化物转变为钛、铌的特殊碳化物，保证耐蚀所需要的固溶体含铬水平蓑绥纹笆眠帚抄耽输滑弹滞秉布蜗颗段没辩蒋聘旺还确煮群矢家源涕煎省不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/202336在铬镍钢中,如果该钢在450～800℃的温度下工作,或人工在这温度下进行时效处理，也会得到由于焊接加热而产生的同样的效果。这种时效处理会导致不锈钢晶间腐蚀的敏感性，所以又称敏化处理。

敏化处理和敏感性关系通常用(Time-Temperature-Sensitivation)曲线来表示，

曲线1表示钢开始产生晶间腐蚀倾向；曲线2表示此时由于时间充分晶间腐蚀倾向已不出现。4）敏化处理蛔瀑神昨楷企溃冯撅锦荧亡符款痹扬擎抒蹋醛俞右松大蚌老块窗演肋冒绎不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023374）奥氏体不锈钢的热处理为了获得均匀的单相奥氏体组织，需要进行淬火处理；为了消除由于焊接、热加工和其他工业操作中造成的应力和晶间腐蚀倾向，通常采用淬火，再退火处理。淬火处理时淬火温度必须高于碳化铬的溶解温度(Tp)一定温度。因此钢中碳量愈高，淬火温度应愈高.淬火后的钢，即具有优越的强度性能和耐蚀性的配合。对于不含钛、铌稳定化元素的钢进行退火，可以提高奥氏体-碳化物晶界铬的浓度，使钢具有高的抗晶界腐蚀性。对于用钛、铌合金化的钢进行退火，能够将碳化铬转变成特殊碳化物TiC或NbC,这样也就消除了晶间腐蚀倾向.讳贿疚忱阜俺勾哥蚁协道另认姚腮蠕肖果凳囊穴寒西蛰类旋惧帖煌瘪桑突不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023381）F不锈钢体系5F不锈钢由于铬稳定α相的作用，在铬含量到达13％时，铁铬合金将无γ相变，从高温到低温一直保持α铁素体铁素体的耐蚀性(对硝酸氨水等)和抗氧化性均较好，特别是抗应力腐蚀性能较好，但机械性能及工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构和作抗氧化钢使用。杉砍赘惹只鸡布层频渗篡京焦肃窟屿浸奶沛石睬皑擂札懒蝗快盯栈忆迄敖不锈钢知识讲解不锈钢知识讲解7/24/2023392）铁素体不锈钢的脆性σ相按Fe-Cr相图，45％Cr在820℃开始形成σ相。但实际生产中，由于铬钢中的显微偏析和其他稳定α相合金元素的作用，17％Cr的不锈钢就有可能形成σ相.σ相具有高的硬度(HRC68以上)，常常沿晶界分布，故引起很大的脆性，并可能促进晶间腐蚀。

475℃脆性

高铬钢中，当含Cr>15%时，在400～525℃温度范围长时间加热后或在此温度范