奧氏體不銹鋼教材

1、未經(jīng)本人允許，未經(jīng)本人允許，不允許私自轉(zhuǎn)載及上傳不允許私自轉(zhuǎn)載及上傳 組長(zhǎng)：組長(zhǎng)： 苑小峰苑小峰 論文：論文： 孟蘭蘭孟蘭蘭 孟慶瑞孟慶瑞 資料：資料： 姚笑言姚笑言 徐徐生生 徐憲超徐憲超 陳學(xué)森陳學(xué)森ppt制作：制作： 李福林李福林 汪云鵬汪云鵬主講人：主講人： 苑小峰苑小峰1.1.奧氏體組織奧氏體組織 A A通常由多邊形的等軸晶粒所組成，有時(shí)可觀察到孿晶。通常由多邊形的等軸晶粒所組成，有時(shí)可觀察到孿晶。2.2.結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)a a、具有面心立方結(jié)構(gòu)。、具有面心立方結(jié)構(gòu)。（奧氏體是（奧氏體是C C溶于溶于-Fe-Fe中的固溶體。合金鋼中的奧氏體是中的固溶體。合金鋼中的奧氏體是C C 及合金元素溶

2、于及合金元素溶于-Fe-Fe中的固溶體。）中的固溶體。）b b、C C是處于是處于-Fe-Fe八面體的中心空隙處，即面心立方晶胞的八面體的中心空隙處，即面心立方晶胞的中心或棱邊的中點(diǎn)。中心或棱邊的中點(diǎn)。c c、-Fe-Fe的點(diǎn)陣常數(shù)為的點(diǎn)陣常數(shù)為0.364nm0.364nm時(shí)，最大空隙的半徑為時(shí)，最大空隙的半徑為0.052nm0.052nm，與，與C C原子半徑（原子半徑（0.077 nm0.077 nm）比較接近。）比較接近。C C原子的存原子的存在，使奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)增大。在，使奧氏體點(diǎn)陣常數(shù)增大。 d d、實(shí)際上奧氏體最大碳含量是、實(shí)際上奧氏體最大碳含量是2.11%2.11%（重量）（重量

3、） ，大約，大約2-32-3個(gè)個(gè)-Fe-Fe晶胞中才有一個(gè)晶胞中才有一個(gè)C C原子。原子。1. 1. 順磁性順磁性2. 2. 比容最小比容最小3. 3. 線膨脹系數(shù)最大線膨脹系數(shù)最大4. 4. 奧氏體的導(dǎo)熱性能最差?yuàn)W氏體的導(dǎo)熱性能最差（除滲碳體外）（除滲碳體外）5. 5. 奧氏體的塑性高，屈服強(qiáng)度低奧氏體的塑性高，屈服強(qiáng)度低1.1.奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹奧氏體不銹鋼，是指在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼。鋼。2.2.鋼中含鋼中含CrCr約約18%18%、Ni 8%Ni 8% 10%10%、C C約約0.1%0.1%時(shí)，具有穩(wěn)定的時(shí)，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體組織。3.3

4、.奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni18Cr-8Ni鋼和在此基礎(chǔ)鋼和在此基礎(chǔ)上增加上增加CrCr、NiNi含量并加入含量并加入MoMo、CuCu、SiSi、NbNb、TiTi等元素發(fā)等元素發(fā)展起來(lái)的高展起來(lái)的高Cr-NiCr-Ni系列鋼。系列鋼。4.4.奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度奧氏體不銹鋼無(wú)磁性而且具有高韌性和塑性，但強(qiáng)度較低，不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行較低，不可能通過(guò)相變使之強(qiáng)化，僅能通過(guò)冷加工進(jìn)行強(qiáng)化，如加入強(qiáng)化，如加入S S，CaCa，SeSe等元素，則具有良好的易切削性。等元素，則具有良好的易切削性。簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介鐵素體

5、對(duì)奧氏體不銹鋼的影響鐵素體對(duì)奧氏體不銹鋼的影響 F F相的出現(xiàn)一般都對(duì)奧氏體不銹鋼的性能帶相的出現(xiàn)一般都對(duì)奧氏體不銹鋼的性能帶來(lái)不利的影響：來(lái)不利的影響：如如 使熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大；使熱加工產(chǎn)生裂紋的傾向性增大； 鋼的耐點(diǎn)蝕性下降，在諸多腐蝕環(huán)境（如鋼的耐點(diǎn)蝕性下降，在諸多腐蝕環(huán)境（如尿素生產(chǎn)）中耐蝕性劣化；尿素生產(chǎn)）中耐蝕性劣化； 在高溫下加長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，在高溫下加長(zhǎng)時(shí)間加熱時(shí)，F(xiàn) F相會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄷?huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗍逛撟兇嗟鹊?。相使鋼變脆等等。鐵素體相的消除鐵素體相的消除 根本的辦法是提高鋼中奧氏體形成元根本的辦法是提高鋼中奧氏體形成元素的含量。素的含量。NiNi是首選的元素，但是從經(jīng)濟(jì)是首

6、選的元素，但是從經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā)，的角度出發(fā)，MnMn和和N N也受到人們的重視。特也受到人們的重視。特別是別是N N，其抑制鐵素體形成的能力為，其抑制鐵素體形成的能力為NiNi的的3030倍，同時(shí)又有改善耐蝕性和提高強(qiáng)度的作倍，同時(shí)又有改善耐蝕性和提高強(qiáng)度的作用用. .奧氏體不銹鋼生產(chǎn)工藝性能良好，特別是鉻鎳奧氏體不銹鋼，采用生產(chǎn)特殊鋼的常規(guī)手段可以順利地生產(chǎn)出各種常用規(guī)格的板、管、帶、絲、棒材以及鍛件和鑄件。由于合金元素(特別是鉻)含量高而碳含量又低，多采用電弧爐加氬氧脫碳(AOD)或真空脫氧脫碳(VOD)法大批量生產(chǎn)這類(lèi)不銹鋼材，對(duì)于高級(jí)牌號(hào)的小批量產(chǎn)品可采用真空或非真空非感應(yīng)爐冶煉，必要

7、時(shí)加電渣重熔。 鉻鎳奧氏體不銹鋼優(yōu)良的熱塑性使其易于施以鍛造、軋制、熱穿孔和擠壓等熱加工，鋼錠加熱溫度為11501260，變形溫度范圍一般為9001150，含銅、氮以及用鈦、鈮穩(wěn)定化的鋼種偏靠低溫，而高鉻、鉬鋼種偏靠高溫。由于導(dǎo)熱差，保溫時(shí)間應(yīng)較長(zhǎng)。熱加工后工件空冷即可。鉻錳奧氏體不銹鋼熱裂紋敏感性較強(qiáng)，鋼錠開(kāi)坯時(shí)要小變形、多道次，鍛件宜堆冷?？梢赃M(jìn)行冷軋、冷拔和旋壓等冷加工工藝和沖壓、彎曲、卷邊與折疊等成形操作。鉻鎳奧氏體不銹鋼加工硬化傾向較鉻錳鋼弱，一次退火后冷變形量可以達(dá)到70%90%，但鉻錳奧氏體不銹鋼由于變形抗力大，加工硬化傾向強(qiáng)，應(yīng)增加中間軟化退火次數(shù)。一般中間軟化退火處理為105

8、01100水冷。 奧氏體不銹鋼生產(chǎn)鑄件奧氏體不銹鋼生產(chǎn)鑄件為了提高鋼液的流動(dòng)性，改善鑄造性能，鑄造鋼為了提高鋼液的流動(dòng)性，改善鑄造性能，鑄造鋼種合金成分應(yīng)有所調(diào)整：提高硅含量，放寬鉻、種合金成分應(yīng)有所調(diào)整：提高硅含量，放寬鉻、鎳含量的區(qū)間，并提高雜質(zhì)元素硫的含量上限。鎳含量的區(qū)間，并提高雜質(zhì)元素硫的含量上限。 奧氏體不銹鋼使用前應(yīng)進(jìn)行固溶處理，以便奧氏體不銹鋼使用前應(yīng)進(jìn)行固溶處理，以便最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到最大限度地將鋼中的碳化物等各種析出相固溶到奧氏體基體中，同時(shí)也使組織均勻化及消除應(yīng)力，奧氏體基體中，同時(shí)也使組織均勻化及消除應(yīng)力，從而保證優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能。正確的固

9、溶從而保證優(yōu)良的耐蝕性和力學(xué)性能。正確的固溶處理制度為處理制度為1050105011501150加熱后水冷加熱后水冷( (細(xì)薄件也細(xì)薄件也可空冷可空冷) )。固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定：。固溶處理溫度視鋼的合金化程度而定：無(wú)鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低無(wú)鉬或低鉬鋼種應(yīng)較低(1100)(1100)，而更高合金，而更高合金化的牌號(hào)如化的牌號(hào)如00Cr20Ni18Mo-6CuN00Cr20Ni18Mo-6CuN、00Cr25Ni22Mo2N00Cr25Ni22Mo2N等宜較高等宜較高(1080(10801150)1150)。 氮是強(qiáng)烈的奧氏體穩(wěn)定化元素氮是強(qiáng)烈的奧氏體穩(wěn)定化元素, ,可以促使不可以促使不

10、銹鋼形成奧氏體組織。在銹鋼形成奧氏體組織。在NiNi當(dāng)量計(jì)算中當(dāng)量計(jì)算中,N,N當(dāng)量當(dāng)量是是NiNi的的3030倍。因而可以用廉價(jià)的倍。因而可以用廉價(jià)的N N、MnMn來(lái)替換貴重來(lái)替換貴重金屬金屬Ni,Ni,甚至全部取代甚至全部取代Ni,Ni,以獲得奧氏體不銹鋼。以獲得奧氏體不銹鋼。N N與與C C相比相比, ,是更有效的固溶強(qiáng)化元素是更有效的固溶強(qiáng)化元素, ,并增加細(xì)晶并增加細(xì)晶強(qiáng)化的效果強(qiáng)化的效果, ,提高鋼的強(qiáng)度又不顯著損害鋼的韌性。提高鋼的強(qiáng)度又不顯著損害鋼的韌性。有研究表明有研究表明0.10%N0.10%N可使可使Cr-NiCr-Ni奧氏體不銹鋼的室?jiàn)W氏體不銹鋼的室溫強(qiáng)度溫強(qiáng)度(b

11、b,0 0. .2 2) )提高提高6060100MPa100MPa。氮可以降低。氮可以降低形成鐵素體及發(fā)生形變誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)形成鐵素體及發(fā)生形變誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變的趨勢(shì), ,給給定強(qiáng)度條件下可以降低沉淀析出定強(qiáng)度條件下可以降低沉淀析出, ,還可以提高不銹還可以提高不銹鋼耐局部腐蝕鋼耐局部腐蝕, ,像點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等。像點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕等。另外另外, ,氮對(duì)奧氏體不銹鋼的抗蠕變性能和抗疲勞磨氮對(duì)奧氏體不銹鋼的抗蠕變性能和抗疲勞磨損性能也有益處。損性能也有益處。 在一個(gè)大氣壓下在一個(gè)大氣壓下1600 1600 時(shí)時(shí), ,氮在純鐵液中的溶解度僅氮在純鐵液中的溶解度僅為為0.04

12、5 %0.045 %。所以。所以 , ,雖然高氮奧氏體不銹鋼的優(yōu)異性能毋雖然高氮奧氏體不銹鋼的優(yōu)異性能毋庸置疑庸置疑, ,但它的制備還是有一定困難的。但它的制備還是有一定困難的。 現(xiàn)已研制出的制備方法有熱等靜壓熔煉法現(xiàn)已研制出的制備方法有熱等靜壓熔煉法(HIP)(HIP)、加壓感應(yīng)爐熔煉法、高壓下等離子熔煉法、加壓電渣重加壓感應(yīng)爐熔煉法、高壓下等離子熔煉法、加壓電渣重熔法熔法(PESR)(PESR)、反壓鑄造法、粉末冶金法以及利用先進(jìn)的、反壓鑄造法、粉末冶金法以及利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)合金設(shè)計(jì)方法進(jìn)行的常壓下高氮鋼的熔煉等。用計(jì)算機(jī)合金設(shè)計(jì)方法進(jìn)行的常壓下高氮鋼的熔煉等。用以上方法成功試制出一些典型

13、的高氮奧氏體不銹鋼以上方法成功試制出一些典型的高氮奧氏體不銹鋼, ,化學(xué)化學(xué)成分如表成分如表1 1所示。所示。 奧氏體奧氏體304304不銹鋼是一種很常見(jiàn)的不銹鋼。不銹鋼是一種很常見(jiàn)的不銹鋼。 304 304不銹鋼產(chǎn)品有耐蝕容器、餐具、家俱、欄不銹鋼產(chǎn)品有耐蝕容器、餐具、家俱、欄桿、醫(yī)療器材。標(biāo)準(zhǔn)成分是桿、醫(yī)療器材。標(biāo)準(zhǔn)成分是 18 % 18 % 鉻加鉻加 8 % 8 % 鎳。鎳。為無(wú)磁性、無(wú)法借由熱處理方法來(lái)改變其金相組為無(wú)磁性、無(wú)法借由熱處理方法來(lái)改變其金相組織結(jié)構(gòu)的不銹鋼。織結(jié)構(gòu)的不銹鋼。 04 04不銹鋼中最為重要的元素是不銹鋼中最為重要的元素是NiNi、CrCr，但是，但是又不僅限于

14、這兩個(gè)元素。常見(jiàn)判定情況認(rèn)為只要又不僅限于這兩個(gè)元素。常見(jiàn)判定情況認(rèn)為只要NiNi含量大于含量大于8%8%，CrCr含量大于含量大于18%18%，就可以認(rèn)為是，就可以認(rèn)為是304304不銹鋼。此類(lèi)鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如不銹鋼。此類(lèi)鋼除耐氧化性酸介質(zhì)腐蝕外，如果含有果含有MoMo、CuCu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。醋酸、尿素等的腐蝕。 適合用于食品的加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。適合用于食品的加工、儲(chǔ)存和運(yùn)輸。 具有良具有良好的加工性能和可焊性。好的加工性能和可焊性。 板式換熱器、波紋管、板式換熱器、波紋管、家庭用品（家庭用品（1 1、2 2類(lèi)

15、餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、類(lèi)餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸），汽車(chē)配件（風(fēng)擋雨刷、消聲器、模鍋爐、浴缸），汽車(chē)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)，制品），醫(yī)療器具，建材，化學(xué)，食品工業(yè)，農(nóng)業(yè)，船舶部件等。船舶部件等。304304不銹鋼為國(guó)家認(rèn)可的食品級(jí)不銹不銹鋼為國(guó)家認(rèn)可的食品級(jí)不銹鋼。鋼。 奧氏體奧氏體304304不銹鋼不銹鋼1) 1) 開(kāi)開(kāi) 發(fā)發(fā) 新新 型型 節(jié)節(jié) 鎳鎳 奧奧 氏氏 體體 不不 銹銹 鋼鋼Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42，其力學(xué)性能，耐腐蝕性，其力學(xué)性能，耐腐蝕性能

16、均與能均與 304 304 不銹鋼相當(dāng)。不銹鋼相當(dāng)。2) Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42 2) Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42 奧氏體不銹鋼中溫析奧氏體不銹鋼中溫析出鼻尖溫度為出鼻尖溫度為 800800，析出相為具有密排六方結(jié)構(gòu)的，析出相為具有密排六方結(jié)構(gòu)的 Cr2N Cr2N 相。相。 且隨著時(shí)效增加，析出相首先以顆粒狀析且隨著時(shí)效增加，析出相首先以顆粒狀析出于晶界，隨后為片層狀形貌以胞狀方式向晶內(nèi)生長(zhǎng)。出于晶界，隨后為片層狀形貌以胞狀方式向晶內(nèi)生長(zhǎng)。3) Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42 3) Cr18.4Mn5.98Ni4.62N0.42 不

17、銹鋼奧氏體穩(wěn)定性不銹鋼奧氏體穩(wěn)定性高于高于 304 304 不銹鋼，不銹鋼， 且隨著固溶時(shí)間的增加，冷軋鋼且隨著固溶時(shí)間的增加，冷軋鋼板相對(duì)磁導(dǎo)率降低，其飽和相對(duì)磁導(dǎo)率可達(dá)板相對(duì)磁導(dǎo)率降低，其飽和相對(duì)磁導(dǎo)率可達(dá)1.000431.00043。 高氮不銹鋼的抗拉強(qiáng)度目前已能達(dá)到高氮不銹鋼的抗拉強(qiáng)度目前已能達(dá)到3600MPa,3600MPa,預(yù)計(jì)不久的將來(lái)可超過(guò)預(yù)計(jì)不久的將來(lái)可超過(guò)4000MPa4000MPa并同并同時(shí)具有良好的韌性和較高的抗腐蝕性能。具時(shí)具有良好的韌性和較高的抗腐蝕性能。具有良好性能的高氮不銹鋼已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)有良好性能的高氮不銹鋼已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段化應(yīng)用階段, ,如大型火力發(fā)電機(jī)如大型火力發(fā)電機(jī)(300MW(300MW以上以上) )護(hù)環(huán)鋼已在發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)得到廣泛應(yīng)用護(hù)環(huán)鋼已在發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)得到廣泛應(yīng)用, ,而而且隨著制造工藝技術(shù)的進(jìn)步且隨著制造工藝技術(shù)的進(jìn)步, ,