不銹鋼金屬材料基本知識(shí)

1、歡迎大家共同學(xué)習(xí)歡迎大家共同學(xué)習(xí)不銹鋼金屬材料基本知識(shí)不銹鋼金屬材料基本知識(shí)v定義定義 v不銹鋼成分不銹鋼成分 v不銹鋼腐蝕不銹鋼腐蝕 v不銹鋼用途不銹鋼用途 v不銹鋼焊條不銹鋼焊條 不銹鋼定義不銹鋼定義v不銹鋼（不銹鋼（Stainless Steel）指耐空氣、蒸汽、水）指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼，又稱蝕的鋼，又稱不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上質(zhì)腐蝕的鋼稱為

2、耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。不銹鋼基本合金元素還有鎳、所含的合金元素。不銹鋼基本合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對(duì)不銹鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對(duì)不銹鋼組織和性能的要求。鋼組織和性能的要求?；瘜W(xué)成分化學(xué)成分 不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的增加而降低，因此，大多數(shù)不銹鋼的含碳量均較低，有些鋼的wC（含碳量）甚至低于0.03%(如00Cr12)。不銹鋼中的主要合金元素是Cr，只有當(dāng)Cr含量達(dá)到

3、一定值時(shí)，鋼才有耐蝕性。因此，不銹鋼一般wCr均在13%以上。不銹鋼中還含有Ni、Ti、Mn、N、Nb等元素。 種類種類不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。 1、鐵素體鐵素體不銹鋼：不銹鋼：含鉻12%30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。 屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣

4、、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。 v2、奧氏體奧氏體不銹鋼不銹鋼：含鉻大于18%，還含有 8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的wC0.08%，鋼號(hào)中標(biāo)記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不銹鋼

5、一般采用固溶處理，即將鋼加熱至10501150，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。 種類種類3、奧氏體、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼鐵素體雙相不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。 奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475v脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕

6、有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。 v4、馬氏體馬氏體不銹鋼不銹鋼：強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。 v馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。 不銹鋼的標(biāo)識(shí)方法不銹鋼的標(biāo)識(shí)方法 鋼的編號(hào)和表示方法鋼的編號(hào)和表示方法用國際化學(xué)元素符號(hào)和本國的符號(hào)來表示化學(xué)成份，用阿拉伯字母來表示成份含量： 如：中國、俄國 12CrNi3A 用固定位數(shù)數(shù)字來表示鋼類系列或數(shù)字；如：美國、日本、300系、

7、400系、200系； 用拉丁字母和順序組成序號(hào)，只表示用途。 我國的編號(hào)規(guī)則 采用元素符號(hào) 用途、漢語拼音，平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 鎮(zhèn)靜鋼：B、甲類鋼：A、T8：特8、 GCr15：滾珠 合金鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi 60SiMn、（用萬分之幾表示C含量） 不銹鋼、合金工具鋼（用千分之幾表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即 0.1%C），不銹 C0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C0.03% 如00Cr17Ni13Mo 國際不銹鋼標(biāo)示方法國際不銹鋼標(biāo)示方法v美國鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中： v奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數(shù)字標(biāo)示

8、，例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼是以201、 304、 316以及310為標(biāo)記。 v鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。 v鐵素體不銹鋼是以430和446為標(biāo)記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標(biāo)記，雙相（奧氏體鐵素體），v不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用專利名稱或商標(biāo)命名。 v4)標(biāo)準(zhǔn)的分類和分級(jí) v4-1分級(jí)分類： v國家標(biāo)準(zhǔn)GB 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB 地方標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CB v4-2 分類： v產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 包裝標(biāo)準(zhǔn) 方法標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) 標(biāo)準(zhǔn)的分類和分級(jí) v分級(jí)分類： v國家標(biāo)準(zhǔn)GB 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB 地方標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CB v分類： v產(chǎn)品標(biāo)

9、準(zhǔn) 包裝標(biāo)準(zhǔn) 方法標(biāo)準(zhǔn) 基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn) v標(biāo)準(zhǔn)水平（分三級(jí)）： vY級(jí)：國際先進(jìn)水平 I級(jí)：國際一般水平 H級(jí)：國內(nèi)先進(jìn)水平 v國標(biāo) vGB1220-84 不銹棒材（I級(jí)） GB4241-84 不銹焊接盤園（H級(jí)） vGB4356-84 不銹焊接盤園（I級(jí)） GB1270-80 不銹管材（I級(jí)） vGB12771-91 不銹焊管（Y級(jí)） GB3280-84 不銹冷板（I級(jí)） vGB4237-84 不銹熱板（I級(jí)） GB4239-91 不銹冷帶（I級(jí)） 不銹鋼的力學(xué)性不銹鋼的力學(xué)性 不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能最好，既有足夠的強(qiáng)度，又有極好的塑性同時(shí)硬度也不高，這也是它們被廣泛采

10、用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強(qiáng)度在溫度1580C范圍內(nèi)增長是較為均勻的。更重要的是：隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以不銹鋼在低溫時(shí)能保持足夠的塑性和韌性。 不銹鋼的力學(xué)性不銹鋼的力學(xué)性不銹鋼的耐熱性能 耐熱性能是指高溫下，既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)在高溫時(shí)雙有足夠的強(qiáng)度即熱強(qiáng)性。 碳的影響：碳在奧氏體不銹鋼中是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素.碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍，碳是一種間隙元素，通過固溶強(qiáng)化可顯著提高奧氏體不

11、銹鋼的強(qiáng)度.碳還可提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的耐應(yīng)力腐蝕的性能. 合金元素對(duì)材料性能的影響合金元素對(duì)材料性能的影響 鉻的影響：鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素，奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得主要是由于在會(huì)質(zhì)作用下，鉻促進(jìn)了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果.1鉻對(duì)組織的影響：在奧氏體不銹鋼中，鉻是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定鐵體的元素，縮小奧氏體區(qū),隨著鋼中含量增加，奧氏體不銹鋼中可出現(xiàn)鐵素體()組織，研究表明，在鉻鎳奧氏體不銹鋼中，當(dāng)碳含量為0.1%,鉻含量為18%時(shí)，為獲得穩(wěn)定的單一奧氏體組織，所需鎳含量最低，約為8%,就這一點(diǎn)而言，常用的18Cr8Ni型鉻鎳奧氏體

12、不銹鋼是含鉻，鎳量配比最為適宜的一種. 在奧氏體不銹鋼中，鎳的加入以及隨著鎳含量的提高,導(dǎo)致鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性增加，因此奧氏體不銹鋼具有更好的不銹性和耐氧化性介質(zhì)的性能，且隨著鎳含量增加，耐還原性介質(zhì)的性能進(jìn)一步得到改善.值得指出，鎳還是提高奧氏體不銹耐許多介質(zhì)穿晶型應(yīng)力腐蝕的唯一重要元素. 簡單的鉻鎳(及鉻錳氮)奧氏體不銹鋼僅用于要求不銹性和耐氧化性介質(zhì)(比如硝酸等)的使用條件下，鉬作為奧氏體不銹鋼中的重要合金元素加入到鋼中使其使用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質(zhì)(比H2SO4,H3PO4,以及一些有機(jī)酸和尿素環(huán)境)的耐蝕性，并提高鋼的耐點(diǎn)腐蝕及縫隙腐蝕等性能 。不銹鋼的腐蝕不

13、銹鋼的腐蝕 不銹鋼是靠其表面形成的一層極薄而堅(jiān)固細(xì)密的氧化而繼續(xù)滲入、繼續(xù)氧化，而獲得抗銹蝕的能力。一旦有某種原因，這種薄膜遭到了不斷地破壞，空氣或液體就會(huì)不斷滲入或金屬中鐵原子不斷地析離出來，形成疏松的氧斷地銹蝕。 不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕（表面腐蝕）、點(diǎn)腐蝕、縫隙 腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。 均勻腐蝕 均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。根據(jù)不同的使用環(huán)境提出不同的指標(biāo)要求，一般可分為兩大類： 1 不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm 是完全耐蝕；腐蝕速率小于0.1mm/年的，認(rèn)為是耐蝕的。 2 耐蝕鋼 指在各種強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。 點(diǎn)腐蝕

14、 點(diǎn)腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發(fā)生高度的局部腐蝕，常見蝕點(diǎn)的尺寸小于1.00mm，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴(yán)重的甚至形成穿孔。 不銹鋼的腐蝕不銹鋼的腐蝕縫隙腐蝕 縫隙腐蝕是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點(diǎn)狀 觀蝕坑，這是局部腐蝕的一種。 晶間腐蝕 晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞，它與一 同之處在于，腐蝕的局部性是顯微尺度的，而宏觀上不一定是局部的。 全面腐蝕 全面腐蝕是用來描述在整個(gè)合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí)，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎

15、么令人擔(dān)心，因?yàn)?，這種腐蝕通?？梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。 應(yīng)力腐蝕開裂 應(yīng)力腐蝕開裂是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴(kuò)展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌，但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力（不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力，或者兩者兼而有之）和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴(kuò)展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個(gè)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值，要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時(shí)材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上，穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋，而沿晶界擴(kuò)圖的裂紋稱為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴(kuò)展至其一深度時(shí)（此處，承受載荷的材料斷

16、面上的應(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)力），則材料就按正常的裂紋（在韌性材料中，通常是通過顯微缺陷的聚合）而斷開。因此，由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面，將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。 不銹鋼的磁性不銹鋼的磁性 奧氏體型是無磁或弱磁性的，馬氏體及鐵素體是有磁性的。奧氏體經(jīng)過冷加工，其結(jié)構(gòu)組織也會(huì)向馬氏體轉(zhuǎn)化，進(jìn)而磁性變大。 因此，生活中所說的通過磁鐵吸附來辨別不銹鋼優(yōu)劣、真?zhèn)蔚姆椒ㄊ瞧?、錯(cuò)誤的。 幾種不銹鋼的特性和用途幾種不銹鋼的特性和用途304 18Cr-8Ni鋼號(hào) ： 作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強(qiáng)度和機(jī)械特性；沖壓、彎曲等熱

17、加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象（無磁性，使用溫度-196800）。家庭用品（1、2類餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸），汽車配件（風(fēng)擋雨刷、消聲器、模制品），醫(yī)療器具，建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件。304L 18Cr-8Ni-低碳 作為低C的304鋼，在一般狀態(tài)下，其耐蝕性與304剛相似，但在焊接后或者消除應(yīng)力后，其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀；在未進(jìn)行熱處理的情況下，亦能保持良好的耐蝕性，使用溫度-196800。應(yīng)用于抗晶界腐蝕性要求高的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機(jī)器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件 。幾種不銹鋼的特性和用途幾種不銹鋼的特性和用途316 18Cr-12Ni-2.5Mo

18、 因添加Mo，故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強(qiáng)度特別好，可在苛酷的條件下使用；加工硬化性優(yōu)（無磁性）。海水里用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料等生產(chǎn)設(shè)備；照像、食品工業(yè)、沿海地區(qū)設(shè)施、繩索、CD桿、螺栓、螺母。316L 18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳 作為316鋼種的低C系列，除與316鋼有相同的特性外，其抗晶界腐蝕性優(yōu)。 316鋼的用途中，對(duì)抗晶界腐蝕性有特別要求的產(chǎn)品。 321 18Cr-9Ni-Ti 在304鋼中添加Ti元素來防止晶界腐蝕；適合于在430-900溫度下使用。應(yīng)用于航空器、排氣管、鍋爐汽包 。 國內(nèi)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)對(duì)照表國內(nèi)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)對(duì)照表 馬氏體、奧氏體的化學(xué)成分 馬氏體、奧氏體不銹鋼的室溫力學(xué)性能 不銹鋼鋼號(hào)國內(nèi)外牌號(hào)對(duì)照及所用焊不銹鋼鋼號(hào)國內(nèi)外牌號(hào)對(duì)照及所用焊條牌號(hào)條牌號(hào)不銹鋼焊條簡介不銹鋼焊條簡介 不銹鋼焊條簡介不銹鋼焊條簡介 高合