第五章特殊性能鋼

1、第五章 特殊性能鋼 不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐蝕性的鋼種，不銹鋼是指在大氣和一般介質(zhì)中具有很高耐蝕性的鋼種，它實(shí)際上也是會(huì)發(fā)生腐蝕的。但在不同介質(zhì)中腐蝕行為不它實(shí)際上也是會(huì)發(fā)生腐蝕的。但在不同介質(zhì)中腐蝕行為不一樣，一樣，5-1概述概述一一 金屬腐蝕的概念金屬腐蝕的概念腐蝕：由外部介質(zhì)引起金屬破壞腐蝕：由外部介質(zhì)引起金屬破壞化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞金屬化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞金屬電化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)而破壞腐蝕，由電流產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)而破壞腐蝕，由電流產(chǎn)生的腐蝕過(guò)程的腐蝕過(guò)程 腐蝕過(guò)程腐蝕過(guò)程: 如將如將Zn板和板和Cu板置于

2、電解質(zhì)溶液：例板置于電解質(zhì)溶液：例如如H2SO4中，并用導(dǎo)線連接，中，并用導(dǎo)線連接， 如圖如圖，則在，則在導(dǎo)線中有電流流過(guò)即導(dǎo)線中有電流流過(guò)即Zn、Cu板構(gòu)成了原板構(gòu)成了原電池，此時(shí)兩極的反應(yīng)是：電池，此時(shí)兩極的反應(yīng)是： 在鋼中滲碳體的電極在鋼中滲碳體的電極電位比鐵素體的高當(dāng)形電位比鐵素體的高當(dāng)形成微電池，鐵素體成為陽(yáng)成微電池，鐵素體成為陽(yáng)極而被腐蝕。實(shí)際金屬中，極而被腐蝕。實(shí)際金屬中，第二相的電極電位住往較第二相的電極電位住往較高使基體作為陽(yáng)極而被高使基體作為陽(yáng)極而被腐蝕腐蝕 見(jiàn)右圖見(jiàn)右圖 提高金屬耐腐蝕能力的措施：提高金屬耐腐蝕能力的措施： 減少原電池形成的可能性使金屬具有均勻的減少原電池

3、形成的可能性使金屬具有均勻的單相組織并盡可能提高合屬的電極電位。單相組織并盡可能提高合屬的電極電位。 形成原電池時(shí)，盡可能減小兩極的電極電位形成原電池時(shí)，盡可能減小兩極的電極電位差并提高陽(yáng)極的電極電位。差并提高陽(yáng)極的電極電位。 減小甚至阻斷腐蝕電流，使金屬減小甚至阻斷腐蝕電流，使金屬“鈍化鈍化”， 即即在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護(hù)膜將介質(zhì)與在表面形成致密的、穩(wěn)定的保護(hù)膜將介質(zhì)與金屬隔離。這是提高金屬耐腐蝕性的非常有效金屬隔離。這是提高金屬耐腐蝕性的非常有效的方法。的方法。二金屬腐蝕破壞的基本類(lèi)型二金屬腐蝕破壞的基本類(lèi)型 1 1 均勻腐蝕均勻腐蝕 2 2 晶間腐蝕晶間腐蝕 3 3 點(diǎn)蝕點(diǎn)蝕 4

4、4 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 5 5 磨損腐蝕磨損腐蝕 6 6 腐蝕疲勞腐蝕疲勞 三三 用途及性能要求用途及性能要求 不銹鋼在石油化工、原子能、宇航、海洋開(kāi)發(fā)、國(guó)防不銹鋼在石油化工、原子能、宇航、海洋開(kāi)發(fā)、國(guó)防工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)以及日常生活中都得到廣泛應(yīng)工業(yè)和一些尖端科學(xué)技術(shù)以及日常生活中都得到廣泛應(yīng)用主要用來(lái)制造在各種腐蝕介質(zhì)中并具有較高腐蝕抗力用主要用來(lái)制造在各種腐蝕介質(zhì)中并具有較高腐蝕抗力的零件或結(jié)構(gòu)，如化工裝置中的各種管道、閥門(mén)和泵熱的零件或結(jié)構(gòu)，如化工裝置中的各種管道、閥門(mén)和泵熱裂設(shè)備零件，醫(yī)療手木器械，防銹刃具和量具等等。裂設(shè)備零件，醫(yī)療手木器械，防銹刃具和量具等等。 對(duì)不銹鋼的性能要

5、求最主要的是耐蝕性。此外，制作對(duì)不銹鋼的性能要求最主要的是耐蝕性。此外，制作工具不銹鋼，還要求高硬度高耐磨性；制作重要結(jié)構(gòu)零件工具不銹鋼，還要求高硬度高耐磨性；制作重要結(jié)構(gòu)零件時(shí)要求有高強(qiáng)度，某些不銹鋼則要求有較好的加工性能時(shí)要求有高強(qiáng)度，某些不銹鋼則要求有較好的加工性能等等。等等。四四 合金化特點(diǎn)合金化特點(diǎn)1加加Cr（Cr13%質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）作用作用：1） 鉻能提高基體的電極電位鉻能提高基體的電極電位：根據(jù)：根據(jù)n/8規(guī)律，在含量為規(guī)律，在含量為125(1/8)原原于百分?jǐn)?shù)時(shí)基體電極電位可由于百分?jǐn)?shù)時(shí)基體電極電位可由-0.56v躍升至躍升至+0.12v 如圖如圖2）獲單一鐵素體組織

6、：獲單一鐵素體組織：鉻是鐵索體形成元素，含量超過(guò)鉻是鐵索體形成元素，含量超過(guò)127時(shí)可時(shí)可使鋼獲單一鐵素體組織。使鋼獲單一鐵素體組織。為何為何Cr13%質(zhì)量百分?jǐn)?shù)質(zhì)量百分?jǐn)?shù)： 125(1/8)原于百分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)原于百分?jǐn)?shù)對(duì)應(yīng)11.7%質(zhì)量百分質(zhì)量百分?jǐn)?shù)數(shù),Cr 與與 C形成碳化物。鉻在氧化性介質(zhì)（如水蒸氣、大氣、海水、形成碳化物。鉻在氧化性介質(zhì)（如水蒸氣、大氣、海水、氧化性酸等）中極易鈍化氧化性酸等）中極易鈍化Cr2O3氧化膜，氧化膜， Cr16%。 2 碳含量（碳含量（ 0.1- 0.2） 耐蝕性要求愈高。碳含量應(yīng)愈低。因?yàn)樗黾雨帢O相耐蝕性要求愈高。碳含量應(yīng)愈低。因?yàn)樗黾雨帢O相(碳化物碳化物

7、)；特別是它與鉻能形成碳化物；特別是它與鉻能形成碳化物(Cr,Fe)23C6在晶界在晶界析出使晶界周?chē)w嚴(yán)重貧鉻當(dāng)鉻貧化到耐蝕所必需析出使晶界周?chē)w嚴(yán)重貧鉻當(dāng)鉻貧化到耐蝕所必需的最低含量的最低含量(約約12.5)以下時(shí)貧鉻區(qū)迅速被腐蝕。造成沿以下時(shí)貧鉻區(qū)迅速被腐蝕。造成沿晶界發(fā)展的晶間腐蝕，使金屬產(chǎn)生沿晶脆斷的危險(xiǎn)。晶界發(fā)展的晶間腐蝕，使金屬產(chǎn)生沿晶脆斷的危險(xiǎn)。如圖如圖 大多數(shù)不銹鋼的碳含量為大多數(shù)不銹鋼的碳含量為0.1- 0.2。但用于制造刃具和滾。但用于制造刃具和滾動(dòng)軸承等的不銹鋼，碳含量應(yīng)較高動(dòng)軸承等的不銹鋼，碳含量應(yīng)較高(可達(dá)可達(dá)0.85-0.95%)，此，此時(shí)必須相應(yīng)地提高鉻含量

8、時(shí)必須相應(yīng)地提高鉻含量3 加加Ni a 可獲得單相奧氏體織織，顯著提高耐蝕性可獲得單相奧氏體織織，顯著提高耐蝕性 b 可提高基體的電極電位可提高基體的電極電位,18%Cr+9%Ni=27%,2/8 電位值電位值c 形成奧氏體形成奧氏體-鐵索體組織，通過(guò)熱處理，提高鋼的強(qiáng)度鐵索體組織，通過(guò)熱處理，提高鋼的強(qiáng)度4 加加Mo，Cu 可提高鋼在非氧化酸中的耐蝕能力可提高鋼在非氧化酸中的耐蝕能力,陰極接點(diǎn)多陰極接點(diǎn)多5 加加Ti，Nb 能優(yōu)先同碳形成穩(wěn)定的碳化物，使鉻保留在基體中，避免晶界貧鉻，能優(yōu)先同碳形成穩(wěn)定的碳化物，使鉻保留在基體中，避免晶界貧鉻， 減輕晶間腐蝕傾向減輕晶間腐蝕傾向6 加加Mn，N

9、 部分代鎳已獲得奧氏體組織，能提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性部分代鎳已獲得奧氏體組織，能提高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性 五五 不銹鋼的分類(lèi)不銹鋼的分類(lèi) 按不銹鋼在按不銹鋼在900-1100高溫加熱，空中高溫加熱，空中冷卻的基本類(lèi)型分為鐵素體不銹鋼，奧氏體冷卻的基本類(lèi)型分為鐵素體不銹鋼，奧氏體不銹鋼，馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。不銹鋼，馬氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。 估算組織狀態(tài)估算組織狀態(tài) 見(jiàn)書(shū)圖見(jiàn)書(shū)圖6-65-2 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼一一. 牌號(hào)及種類(lèi)（牌號(hào)及種類(lèi)（表表） 牌號(hào)特點(diǎn)牌號(hào)特點(diǎn)與合金工具鋼基本相同，但鋼中與合金工具鋼基本相同，但鋼中Wc0.03% or0.08時(shí)，牌號(hào)前時(shí)，牌號(hào)前“

10、00”“0”常見(jiàn)鋼種常見(jiàn)鋼種1Cr17、1Cr17Ti等等成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) C 0.1%左右，耐蝕性左右，耐蝕性 Cr 13%-28%,耐蝕性耐蝕性 Mo Cu 非氧化介質(zhì)，有機(jī)酸中的耐蝕性非氧化介質(zhì)，有機(jī)酸中的耐蝕性 Ti 晶間腐蝕晶間腐蝕 N 細(xì)化晶粒細(xì)化晶粒 S 切削性切削性應(yīng)用應(yīng)用 這類(lèi)鋼，從室溫到這類(lèi)鋼，從室溫到Tm合金一直是鐵素體，不能熱處理強(qiáng)化合金一直是鐵素體，不能熱處理強(qiáng)化（可用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度），強(qiáng)度不高，塑性很好。用于耐蝕性（可用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度），強(qiáng)度不高，塑性很好。用于耐蝕性要求較高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件，如化工設(shè)備，容器和管道，食要求較高而強(qiáng)度要求不高的構(gòu)件，如化工設(shè)備

11、，容器和管道，食品工廠設(shè)備等。品工廠設(shè)備等。 二二 鐵素體不銹鋼的組織性能鐵素體不銹鋼的組織性能 1 晶粒粗大晶粒粗大 這類(lèi)鋼鑄態(tài)組織晶粒粗大。粗大的晶粒組織，不能通過(guò)加熱冷這類(lèi)鋼鑄態(tài)組織晶粒粗大。粗大的晶粒組織，不能通過(guò)加熱冷卻過(guò)程中的相變來(lái)細(xì)化，只能通過(guò)壓力加工卻過(guò)程中的相變來(lái)細(xì)化，只能通過(guò)壓力加工(熱軋，鍛造熱軋，鍛造)來(lái)碎化；來(lái)碎化；當(dāng)加工溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度后，晶粒長(zhǎng)大傾向很大，加熱至當(dāng)加工溫度超過(guò)再結(jié)晶溫度后，晶粒長(zhǎng)大傾向很大，加熱至900以上晶粒顯著粗化。由于晶粒粗大，冷脆傾向大，冷脆轉(zhuǎn)變溫度高，以上晶粒顯著粗化。由于晶粒粗大，冷脆傾向大，冷脆轉(zhuǎn)變溫度高，沖擊韌性低。沖擊韌性低。

12、生產(chǎn)中需要將這類(lèi)鋼的終軋終鍛溫度控制在生產(chǎn)中需要將這類(lèi)鋼的終軋終鍛溫度控制在750 或更低的或更低的溫度，向鋼中加入少量的鈦，可使晶粒粗化傾向降低。溫度，向鋼中加入少量的鈦，可使晶粒粗化傾向降低。 2 相析出 550-850長(zhǎng)期停留，長(zhǎng)期停留，中析出中析出 （FeCr金屬間化合物），變脆；，變脆；相形相形成慢；成慢； 相可逆轉(zhuǎn)變；相可逆轉(zhuǎn)變； 3475脆性脆性 4 4 高溫脆性高溫脆性5-3馬氏體不銹鋼一一 馬氏體不銹鋼的種類(lèi)和成分特點(diǎn)馬氏體不銹鋼的種類(lèi)和成分特點(diǎn)常見(jiàn)鋼種常見(jiàn)鋼種 ： 表成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) ： C高些 0.1-0.40.1-0.4% % 最高0.9；Cr上限18%；Ni二二 Cr

13、13Cr13型馬氏體不銹鋼型馬氏體不銹鋼1Cr131Cr13、2Cr132Cr13、3Cr133Cr13、4Cr134Cr13等，因鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于等，因鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于12%12%，它，它們都有足夠的耐蝕性，但因只用鉻進(jìn)行合金化，只在氧化性介質(zhì)們都有足夠的耐蝕性，但因只用鉻進(jìn)行合金化，只在氧化性介質(zhì)中耐蝕，在非氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性很低。中耐蝕，在非氧化性介質(zhì)中不能達(dá)到良好的鈍化，耐蝕性很低。 碳含量低的碳含量低的1Cr131Cr13、2Cr132Cr13鋼耐蝕性較好，且有較好的機(jī)械性能。鋼耐蝕性較好，且有較好的機(jī)械性能。一般采用調(diào)質(zhì)處理。制作葉片、水壓機(jī)閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺

14、帽一般采用調(diào)質(zhì)處理。制作葉片、水壓機(jī)閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺帽等。等。 3Cr133Cr13、4Cr134Cr13鋼因碳含量增加，強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降鋼因碳含量增加，強(qiáng)度和耐磨性提高，但耐蝕性降低。采用淬火、低溫回火處理。制作具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)低。采用淬火、低溫回火處理。制作具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具、量具、滾珠軸承等。療工具、量具、滾珠軸承等。 1.Cr13 1.Cr13型馬氏體不銹鋼的室溫平衡組織型馬氏體不銹鋼的室溫平衡組織 鐵素體鐵素體+ +碳化物碳化物 2.Cr132.Cr13型馬氏體不銹鋼的熱處理型馬氏體不銹鋼的熱處理 1 1）軟化處理：鍛后空冷形成馬氏體）軟化處理：鍛

15、后空冷形成馬氏體 ，比較硬，消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，比較硬，消除鍛件內(nèi)應(yīng)力，以防開(kāi)裂以防開(kāi)裂 ，采用軟化處理，采用軟化處理 高溫回火高溫回火-700-700-800-800（2-6h2-6h），空冷，回火索氏體，），空冷，回火索氏體，HBHB低低 完全退火完全退火-將鋼加熱到奧氏體化溫度，然后在將鋼加熱到奧氏體化溫度，然后在20-30/h20-30/h的冷卻的冷卻速度，以獲得平衡組織速度，以獲得平衡組織 2）淬火淬火 淬火溫度淬火溫度10001000-1050-1050 淬火組織淬火組織 3 3）回火）回火 根據(jù)使用條件來(lái)選用回火溫度根據(jù)使用條件來(lái)選用回火溫度- - 高硬度、高耐磨、耐蝕零件高硬度、高

16、耐磨、耐蝕零件（低溫回火）；綜合力學(xué)性能零件（低溫回火）；綜合力學(xué)性能零件( (高溫回火高溫回火) )5-45-4奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 常見(jiàn)鋼種常見(jiàn)鋼種 見(jiàn)表見(jiàn)表 一一 Cr-NiCr-Ni奧氏體不銹鋼（奧氏體不銹鋼（18-818-8） 1 1 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) Cr-18%Cr-18%，Ni-9%Ni-9%時(shí)，單一奧氏體，且可達(dá)到時(shí)，單一奧氏體，且可達(dá)到2/82/8的突變值，電位的突變值，電位耐蝕耐蝕 Ni-11 Ni-1118%18%28%28%為了平衡鐵素體形成元素的影響為了平衡鐵素體形成元素的影響. .這類(lèi)不銹鋼碳含這類(lèi)不銹鋼碳含量很低（約量很低（約0.1%0.1%），耐蝕性很好。

17、鋼中常加入），耐蝕性很好。鋼中常加入TiTi或或NbNb，以防止晶間腐，以防止晶間腐蝕。這類(lèi)鋼強(qiáng)度、硬度低，無(wú)磁性蝕。這類(lèi)鋼強(qiáng)度、硬度低，無(wú)磁性, , 塑性、韌性和耐蝕性均較塑性、韌性和耐蝕性均較Cr13Cr13型型不銹鋼好不銹鋼好 2 2 組織組織 平衡室溫組織平衡室溫組織- -奧氏體奧氏體+ +鐵素體鐵素體+ +碳化物碳化物 不能熱處理強(qiáng)化：合金元素多，奧氏體穩(wěn)定性大，不能熱處理強(qiáng)化：合金元素多，奧氏體穩(wěn)定性大，MsMs在室溫以下在室溫以下 3 3 冷加工進(jìn)行強(qiáng)化冷加工進(jìn)行強(qiáng)化: :一般利用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度一般利用形變強(qiáng)化提高強(qiáng)度, ,其形變強(qiáng)化能力比鐵素其形變強(qiáng)化能力比鐵素體型不銹鋼要強(qiáng)

18、?？刹捎霉倘芴幚磉M(jìn)一步提高奧氏體型不銹鋼的耐蝕體型不銹鋼要強(qiáng)?？刹捎霉倘芴幚磉M(jìn)一步提高奧氏體型不銹鋼的耐蝕性性 4 4 熱裂傾向大（焊接）熱裂傾向大（焊接）5 5 熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn)1）固溶處理）固溶處理 將鋼加熱至將鋼加熱至1050105011501150使碳化物充分溶解，然后使碳化物充分溶解，然后水冷水冷，獲得單相奧氏體組織，提，獲得單相奧氏體組織，提高耐蝕性高耐蝕性2 2）敏化處理）敏化處理 將固溶處理的鋼有意、無(wú)意加熱至將固溶處理的鋼有意、無(wú)意加熱至400400800800，大量的碳化物析出，使鋼的晶間腐，大量的碳化物析出，使鋼的晶間腐蝕傾向增大（固溶處理可消除）蝕傾向增大（固溶處理

19、可消除）3 3）穩(wěn)定化處理）穩(wěn)定化處理 主要用于含鈦或鈮的鋼，一般是在固溶處理后進(jìn)行。將鋼加熱到主要用于含鈦或鈮的鋼，一般是在固溶處理后進(jìn)行。將鋼加熱到850850880880，使鋼，使鋼中鉻的碳化物完全溶解，而鈦等的碳化物不完全溶解。然后緩慢冷卻，讓溶于奧氏中鉻的碳化物完全溶解，而鈦等的碳化物不完全溶解。然后緩慢冷卻，讓溶于奧氏體的鈦已碳化鈦充分析出（因鈦與碳的親和力大于鉻）。這樣，碳將不再同鉻形成體的鈦已碳化鈦充分析出（因鈦與碳的親和力大于鉻）。這樣，碳將不再同鉻形成碳化物，因而有效地消除了晶界貧鉻的可能，避免了晶間腐蝕的產(chǎn)生碳化物，因而有效地消除了晶界貧鉻的可能，避免了晶間腐蝕的產(chǎn)生 4

20、 4）消除應(yīng)力）消除應(yīng)力 將鋼加熱到將鋼加熱到300300350350消除冷加工應(yīng)力；消除冷加工應(yīng)力； 加熱到加熱到850850以上，消除焊接殘余應(yīng)力。以上，消除焊接殘余應(yīng)力。 二二 奧氏體不銹鋼常見(jiàn)的腐蝕破壞形式奧氏體不銹鋼常見(jiàn)的腐蝕破壞形式 1 1 奧氏體晶間腐蝕奧氏體晶間腐蝕 2 2 應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕 3 3 點(diǎn)腐蝕點(diǎn)腐蝕 奧氏體和鐵素體雙相不銹鋼簡(jiǎn)介奧氏體和鐵素體雙相不銹鋼簡(jiǎn)介 典型鋼號(hào)典型鋼號(hào)0Cr26Ni5Mo20Cr26Ni5Mo2等。這類(lèi)鋼是在等。這類(lèi)鋼是在18-818-8型鋼的基礎(chǔ)上，型鋼的基礎(chǔ)上，提高鉻含量或加入其它鐵素體形成元素，其晶間腐蝕和應(yīng)力提高鉻含量或加入其它鐵素體

21、形成元素，其晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕破壞傾向較小，強(qiáng)度、韌性和焊接性能較好，而且節(jié)約腐蝕破壞傾向較小，強(qiáng)度、韌性和焊接性能較好，而且節(jié)約NiNi，因此得到了廣泛的應(yīng)用。，因此得到了廣泛的應(yīng)用。 作業(yè)及思考題作業(yè)及思考題耐熱鋼耐熱鋼 耐熱鋼是指在高溫下具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的特殊鋼。耐熱鋼是指在高溫下具有高的熱化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性的特殊鋼。 1. 用途及性能要求用途及性能要求 用于制造加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫裝置中的零部件。用于制造加熱爐、鍋爐、燃?xì)廨啓C(jī)等高溫裝置中的零部件。 要求在高溫下具有良好的抗蠕變和抗斷裂的能力，良好的抗要求在高溫下具有良好的抗蠕變和抗斷裂的能力，良好的抗氧化能力、必要

22、的韌性以及優(yōu)良的加工性能。具有較好的抗高氧化能力、必要的韌性以及優(yōu)良的加工性能。具有較好的抗高溫氧化性能和高溫強(qiáng)度（熱強(qiáng)性）。溫氧化性能和高溫強(qiáng)度（熱強(qiáng)性）。 燃?xì)廨啓C(jī) (1) 抗氧化性 抗氧化性是指金屬在高溫下的抗氧化能力，其在很大程度上取決于金屬氧化膜的結(jié)構(gòu)和性能。提高鋼的抗氧化性的最有效的方法是加入Cr、Si、Al等元素，它們能形成致密和穩(wěn)定的尖晶石類(lèi)型結(jié)構(gòu)的氧化膜。(2) 熱強(qiáng)性 熱強(qiáng)性指鋼在高溫下的強(qiáng)度。在高溫下鋼的強(qiáng)度較低，當(dāng)受一定應(yīng)力作用時(shí)，發(fā)生蠕變（變形量隨時(shí)間逐漸增大的現(xiàn)象）。金屬在高溫下強(qiáng)度降低，主要是擴(kuò)散加快和晶界強(qiáng)度下降的結(jié)果。提高高溫強(qiáng)度最重要的辦法是合金化。 2.

23、成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) 耐熱鋼中不可缺少的合金元素是耐熱鋼中不可缺少的合金元素是Cr、Si或或Al，特，特別是別是Cr。提高鋼的抗氧化性，。提高鋼的抗氧化性，Cr還有利于熱強(qiáng)性。還有利于熱強(qiáng)性。 Mo、W、V、Ti等元素能形成細(xì)小彌散的碳化物，等元素能形成細(xì)小彌散的碳化物，起彌散強(qiáng)化的作用，提高室溫和高溫強(qiáng)度。起彌散強(qiáng)化的作用，提高室溫和高溫強(qiáng)度。 碳是擴(kuò)大碳是擴(kuò)大相區(qū)的元素，對(duì)鋼有強(qiáng)化作用。但碳相區(qū)的元素，對(duì)鋼有強(qiáng)化作用。但碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，由于碳化物在高溫下易聚集，質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高時(shí)，由于碳化物在高溫下易聚集，使高溫強(qiáng)度顯著下降；同時(shí)，碳也使鋼的塑性、使高溫強(qiáng)度顯著下降；同時(shí)，碳也使鋼的塑性、抗氧化

24、性、焊接性能降低，所以，耐熱鋼的碳質(zhì)抗氧化性、焊接性能降低，所以，耐熱鋼的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般都不高。量分?jǐn)?shù)一般都不高。 3. 鋼種及加工、熱處理特點(diǎn)鋼種及加工、熱處理特點(diǎn) 根據(jù)熱處理特點(diǎn)和組織的不同耐熱鋼分為鐵素根據(jù)熱處理特點(diǎn)和組織的不同耐熱鋼分為鐵素體型、奧氏體型、馬氏體型和沉淀硬化型四種。體型、奧氏體型、馬氏體型和沉淀硬化型四種。 常用耐熱鋼的牌號(hào)、成分、熱處理及用途(1)鐵素體型耐熱鋼鐵素體型耐熱鋼 常用鋼種有常用鋼種有0Cr13Al、1Cr17、2Cr25N等。等。 這類(lèi)鋼的主要合金元素是這類(lèi)鋼的主要合金元素是Cr，Cr擴(kuò)大鐵素體區(qū)，擴(kuò)大鐵素體區(qū)，通過(guò)退火，可得到鐵素體組織。強(qiáng)度不高，但耐

25、通過(guò)退火，可得到鐵素體組織。強(qiáng)度不高，但耐高溫氧化。高溫氧化。 用于油噴嘴、爐用部件、燃燒室等。用于油噴嘴、爐用部件、燃燒室等。 (2)奧氏體型耐熱鋼奧氏體型耐熱鋼 常用鋼種有常用鋼種有1Cr18Ni9Ti、2Cr21Ni12N、2Cr23Ni13、4Cr14Ni14W2Mo等。等。 鋼中含有較多的奧氏體穩(wěn)定化元素鋼中含有較多的奧氏體穩(wěn)定化元素Ni，經(jīng)固溶，經(jīng)固溶處理后組織為奧氏體。其化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性都處理后組織為奧氏體。其化學(xué)穩(wěn)定性和熱強(qiáng)性都比鐵素體型和馬氏體型耐熱鋼強(qiáng)，工作溫度可達(dá)比鐵素體型和馬氏體型耐熱鋼強(qiáng)，工作溫度可達(dá)750820。 用于制造一些比較重要的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)輪用于制造一

26、些比較重要的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)輪盤(pán)和葉片、排氣閥、爐用部件等。盤(pán)和葉片、排氣閥、爐用部件等。 這類(lèi)鋼一般進(jìn)行固溶處理，也可通過(guò)固溶處理這類(lèi)鋼一般進(jìn)行固溶處理，也可通過(guò)固溶處理加時(shí)效提高其強(qiáng)度。加時(shí)效提高其強(qiáng)度。 (3)馬氏體型耐熱鋼馬氏體型耐熱鋼 常用鋼種為常用鋼種為1Cr13、2Cr13、4Cr9Si2、1Cr11MoV等。等。 這類(lèi)鋼含有大量的這類(lèi)鋼含有大量的Cr，抗氧化性及熱強(qiáng)性均高，抗氧化性及熱強(qiáng)性均高，淬透性好。經(jīng)淬火后得到馬氏體，高溫回火后組淬透性好。經(jīng)淬火后得到馬氏體，高溫回火后組織為回火索氏體?？棡榛鼗鹚魇象w。 用于制造用于制造600以下受力較大的零件，如汽輪以下受力較大的零件，

27、如汽輪機(jī)葉片、內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥、轉(zhuǎn)子、輪盤(pán)及緊固件等。機(jī)葉片、內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥、轉(zhuǎn)子、輪盤(pán)及緊固件等。 (4)沉淀硬化型耐熱鋼沉淀硬化型耐熱鋼 鋼種有鋼種有0Cr17Ni7Al、0Cr17Ni4Cu4Nb,經(jīng)固溶經(jīng)固溶處理加時(shí)效后抗拉強(qiáng)度可超過(guò)處理加時(shí)效后抗拉強(qiáng)度可超過(guò)1000MPa,是耐熱鋼是耐熱鋼中強(qiáng)度最高的一類(lèi)鋼。中強(qiáng)度最高的一類(lèi)鋼。 用于高溫彈簧、膜片、波紋管、燃?xì)馔钙綁嚎s用于高溫彈簧、膜片、波紋管、燃?xì)馔钙綁嚎s機(jī)葉片、燃?xì)馔钙桨l(fā)動(dòng)機(jī)部件等。機(jī)葉片、燃?xì)馔钙桨l(fā)動(dòng)機(jī)部件等。 耐磨鋼 1. 用途及性能要求用途及性能要求 耐磨鋼主要用于運(yùn)轉(zhuǎn)耐磨鋼主要用于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中承受?chē)?yán)重磨損過(guò)程中承受?chē)?yán)重磨損和強(qiáng)烈

28、沖擊的零件，和強(qiáng)烈沖擊的零件，如車(chē)輛履帶、挖掘機(jī)如車(chē)輛履帶、挖掘機(jī)鏟斗、破碎機(jī)腭板和鏟斗、破碎機(jī)腭板和鐵軌分道叉等。對(duì)耐鐵軌分道叉等。對(duì)耐磨鋼的主要要求是有磨鋼的主要要求是有很高的耐磨性和韌性。很高的耐磨性和韌性。高錳鋼是目前最主要高錳鋼是目前最主要的耐磨鋼。的耐磨鋼。 履帶鐵軌分道叉2. 成分特點(diǎn)成分特點(diǎn) (1) 高碳高碳 保證鋼的耐磨性和強(qiáng)度。但碳過(guò)高時(shí)，保證鋼的耐磨性和強(qiáng)度。但碳過(guò)高時(shí)，淬火后韌性下降，且易在高溫時(shí)析出碳化物。因淬火后韌性下降，且易在高溫時(shí)析出碳化物。因此，其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過(guò)此，其碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過(guò)1.4%。 (2) 高錳高錳 錳是擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素，它和碳配合，錳是擴(kuò)

29、大奧氏體區(qū)的元素，它和碳配合，保證完全獲得奧氏體組織。錳和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比保證完全獲得奧氏體組織。錳和碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值約為值約為1012（錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11%14%）。）。 (3) 一定量的硅一定量的硅 硅可改善鋼水的流動(dòng)性，并起固硅可改善鋼水的流動(dòng)性，并起固溶強(qiáng)化的作用。但其含量太高時(shí)，易導(dǎo)致晶界出溶強(qiáng)化的作用。但其含量太高時(shí)，易導(dǎo)致晶界出現(xiàn)碳化物。故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為現(xiàn)碳化物。故其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3%0.8%。 3. 典型鋼種典型鋼種 ZGMn13 高錳鋼由于機(jī)械加工困難，故基本上是鑄態(tài)下使高錳鋼由于機(jī)械加工困難，故基本上是鑄態(tài)下使用。用。 4. 熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn) 高錳鋼都采用水韌處

30、理，即將鋼加熱到高錳鋼都采用水韌處理，即將鋼加熱到1000 1100 ，保溫，使碳化物全部溶解，然后在，保溫，使碳化物全部溶解，然后在水中快冷，在室溫下獲得均勻單一的奧氏體組織。水中快冷，在室溫下獲得均勻單一的奧氏體組織。此時(shí)鋼的硬度很低（約為此時(shí)鋼的硬度很低（約為210HB），而韌性很高。），而韌性很高。當(dāng)工件在工作中受到強(qiáng)烈沖擊或強(qiáng)大壓力而變形當(dāng)工件在工作中受到強(qiáng)烈沖擊或強(qiáng)大壓力而變形時(shí)，表面層產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，并且還發(fā)生馬時(shí)，表面層產(chǎn)生強(qiáng)烈的加工硬化，并且還發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，使硬度、耐磨性顯著提高，心部保持氏體轉(zhuǎn)變，使硬度、耐磨性顯著提高，心部保持高韌性。高韌性。 返回此時(shí)兩極的反應(yīng)是：

31、此時(shí)兩極的反應(yīng)是：在陽(yáng)極在陽(yáng)極(電極電位低的電極電位低的zn板板)上，上，z nzn+十十2e。即。即Zn不斷離子不斷離子化離子進(jìn)入溶液而不斷溶解?；x子進(jìn)入溶液而不斷溶解。在陰極在陰極(電極電位高的電極電位高的Cn板板)上。上。2H+2eH 2，即酸中的氫離子還，即酸中的氫離子還原，形成氫氣逸出。陰極得到保護(hù)。原，形成氫氣逸出。陰極得到保護(hù)。返回鉻含量對(duì)Fe-Cr合金電極電位的影響(大氣條件) 返回作業(yè)及思考題1 不銹鋼是如何分類(lèi)的？不銹鋼中加Cr的目的是什么？為什么一般Cr13%？2 不銹鋼的含碳量為何比較低？3 為何高Cr不銹鋼熱加工性比較差？4 奧氏體不銹鋼的固溶處理與穩(wěn)定化處理的目的

32、各是什么？固溶處理與一般鋼的淬火有何不同？5 20CrMnTi鋼和1Cr18Ni9Ti鋼中Ti的作用返回不銹鋼的牌號(hào)、成分、熱處理、性能及用途（摘自GB/T1220-1992）類(lèi) 別 鋼號(hào) 化學(xué)成分 w/% 熱處理 機(jī)械性能 特性及用途 C Cr b /MPa 0.2 /MPa 5 /% /% Ak /J HB HRC 馬 氏 體 型 1Cr13 0.15 11.513.50 9501000 油或水淬 700750 快冷回火 540 345 25 55 78 159HB 制作能抗弱腐蝕性介質(zhì)、能承受沖擊載荷的零件，如汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥、結(jié)構(gòu)架、螺栓、螺帽等 2Cr13 0.160.25 12

33、14 920980 油或水淬 600750 快冷回火 635 440 20 50 63 192HB 3Cr13 0.260.35 1214 920980 油淬 600750 快冷回火 735 540 12 40 24 217HB 4Cr13 0.360.45 1214 10501100 油或水淬 200300 空冷回火 50HRC 制作具有較高硬度和耐磨性的醫(yī)療工具、量具、滾珠軸承等 9Cr18 0.901.00 1719 10001050 油淬 200300 油、空冷回火 55HRC 不銹切片機(jī)械刃具、剪切刃具、手術(shù)刀片、高耐磨、耐蝕件 鐵素體型 1Cr17 0.12 1618 780850

34、 空冷 450 205 22 50 183HB 制作硝酸工廠設(shè)備，如吸收塔、熱交換器、酸槽、輸送管道，以及食品工廠設(shè)備等 返回常用耐熱鋼的牌號(hào)、成分、熱處理及用途（摘自GB/T1221-1992） 類(lèi)類(lèi)別別鋼號(hào)鋼號(hào)化學(xué)成分化學(xué)成分w/%熱處理熱處理溫度溫度/部分力學(xué)性能部分力學(xué)性能用用途途CSiMnPSNiCrMo其它其它0.2/MPab/MPaHB馬馬氏氏體體型型4Cr9Si20.350.502.003.000.700.0350.0300.60810淬火淬火10201040油冷油冷回火回火700780油油冷冷590885有較高的熱強(qiáng)有較高的熱強(qiáng)性，作內(nèi)燃機(jī)性，作內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥，輕負(fù)進(jìn)氣閥，輕負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)的排荷發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥氣閥4Cr10Si2Mo0.350.451.902.600.700.0350.0300.609.010.50.700.90淬火淬火10101040油冷油冷回火回火720760空空冷冷685885有較高的熱強(qiáng)有較高的熱強(qiáng)性，作內(nèi)燃機(jī)性，作內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣閥，輕負(fù)進(jìn)氣閥，輕負(fù)荷發(fā)動(dòng)機(jī)的排荷發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣閥氣閥1Cr11M