工程材料學(xué)-合金鋼培訓(xùn)課件 .ppt

1、工 程 材 料 學(xué),南京航空航天大學(xué) 梁文萍,第七章 合金鋼,7.1 鋼中合金元素的作用,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.4 合金工具鋼,7.5 特殊性能鋼,學(xué)習(xí)要求和難點(diǎn),學(xué)習(xí)重點(diǎn)： 鋼的分類與編號(hào)方法 。 常見合金元素對(duì)鋼的組織性能的影響 。 常用的各類型鋼的牌號(hào)、成分、熱處理工藝規(guī)范及主要用途。,碳鋼的優(yōu)點(diǎn)： 價(jià)格低廉，便于獲得，容易加工。 通過改變含碳量和進(jìn)行不同的熱處理，能滿足許多工程上的需求。 碳鋼的缺點(diǎn)： 淬透性低，回火抗力差，基本相軟弱。 對(duì)于一些特殊的性能要求：如耐熱、耐低溫、耐腐蝕、高耐磨等，碳鋼也無法滿足。 通過鋼的合金化來提高鋼的性能。,概 論,概

2、論,為了提高鋼的力學(xué)、工藝、物理或化學(xué)性能，在冶煉時(shí)特意往鋼中加入的一些化學(xué)元素(即通常稱為合金元素)，所得到的鋼稱為合金鋼。,改善對(duì)象, 提高強(qiáng)度； 提高淬透性； 提高高溫強(qiáng)度、熱硬性； 提高抗氧化、耐腐蝕、耐熱、耐磨、電磁等性能。,7.1 鋼中合金元素的作用,7.1.1 對(duì)鋼中基本相的影響 1、溶于鐵素體，形成合金鐵素體 非碳化物形成元素(Ni、Si、Al、Cu、Co) 及過剩的碳化物形成元素。,鋼帶,Si、Mn對(duì)強(qiáng)度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當(dāng)范圍內(nèi)提高韌性。,鋼中碳化物,7.1 鋼中合金元素的作用,2、形成碳化物 合金元素與碳的親和力從大到小的順序?yàn)椋?Ti、Zr、Nb、V、W、M

3、o、Cr、Mn、Fe。, Ti、Nb、V、Zr為強(qiáng)碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性高，如TiC、VC等。,7.1 鋼中合金元素的作用, W、Mo、Cr為中碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較高，如W2C等。 Mn、Fe為弱碳化物形成元素，碳化物的穩(wěn)定性、熔點(diǎn)、硬度、耐磨性較低，如Fe3C等。,7.1.2 對(duì)鋼的力學(xué)性能的影響,7.1 鋼中合金元素的作用,鋼中碳化物數(shù)量多時(shí)，將顯著提高鋼的硬度和耐磨性。有些碳化物熔點(diǎn)高，穩(wěn)定性好，可提高鋼的熱強(qiáng)度。,1、固溶強(qiáng)化,2、彌散強(qiáng)化,7.1 鋼中合金元素的作用,錳對(duì)奧氏體相區(qū)的影響,7.1.3 對(duì)Fe - Fe3C相圖

4、的影響 1、對(duì)奧氏體相區(qū)的影響 擴(kuò)大奧氏體相區(qū) Ni、Mn、Co、C、N等元素，使A1、A3點(diǎn)下降，A4點(diǎn)上升。,當(dāng)Mn13%或Ni9%時(shí)，S點(diǎn)降到0以下，室溫下為單相奧氏體組織，稱奧氏體鋼。,鉻對(duì)奧氏體相區(qū)的影響,7.1 鋼中合金元素的作用,縮小奧氏體相區(qū) Cr、Mo、Si、Ti、W、Al等元素，使A1、A3點(diǎn)上升，A4點(diǎn)下降。 當(dāng)Cr13%時(shí)，奧氏體相區(qū)消失，室溫下為單相鐵素體組織，稱鐵素體鋼。,7.1 鋼中合金元素的作用,2、對(duì)E點(diǎn)和S點(diǎn)位置的影響 所有合金元素均使E點(diǎn)和S點(diǎn)左移，即這兩點(diǎn)的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。,7.

5、1 鋼中合金元素的作用,7.1.3 對(duì)鋼中相變過程的影響 1、對(duì)奧氏體化的影響 對(duì)奧氏體形成速度的影響：除Ni、Co外，都減緩?qiáng)W氏體化過程。 對(duì)奧氏體晶粒長大傾向的影響：,碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大。 Mn、P促進(jìn)長大。,7.1 鋼中合金元素的作用,合金元素對(duì)鋼淬透性的影響,2、對(duì)過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響 對(duì)C曲線和淬透性的影響：除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。,常用提高淬透性的元素： Mn、Si、Cr、Ni、B。,MS點(diǎn)下降, 對(duì)Ms、Mf的影響: 除Co、 Al外,所有元素都 使Ms、Mf點(diǎn)下降.,7.1 鋼中合金元素的作用,7.1 鋼中合金元素的作用,3

6、、對(duì)回火轉(zhuǎn)變的影響 提高耐回火性：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。 合金元素能阻礙馬氏體分解及碳化物的析出與聚集.,當(dāng)回火硬度相同時(shí)，合金鋼比同含碳量碳鋼回火溫度高。如果同溫度回火，合金鋼硬度比碳鋼高。,7.1 鋼中合金元素的作用,高速鋼, 產(chǎn)生二次硬化 含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時(shí)，由于析出細(xì)小彌散的特殊碳化物及回火冷卻時(shí)A轉(zhuǎn)變?yōu)镸回,使硬度不僅不,下降，反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化.,7.1 鋼中合金元素的作用, 產(chǎn)生第二類回火脆性 含Mn、Cr、Ni等元素的合金結(jié)構(gòu)鋼回火后緩冷易產(chǎn)生回火脆性。 加W、Mo可防止第二類回火脆性。,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),7.2 合金

7、鋼的分類與編號(hào),1. 合金結(jié)構(gòu)鋼的編號(hào),兩位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字+質(zhì)量判別,鋼的平均含碳量，單位為0.01%,鋼中的合金元素,合金元素含量 1.5%:不標(biāo) 1.52.4%:2 2.53.4%:3 ,40CrNiMo、30CrMnSiNi2A,2. 低合金高強(qiáng)度鋼的編號(hào) 與碳素結(jié)構(gòu)鋼同,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),Q數(shù)字+一個(gè)字母,屈服強(qiáng)度,屈服強(qiáng)度低限/MPa,質(zhì)量等級(jí)符號(hào),由A到E.,Q295A、Q345C,根據(jù)需要，低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的牌號(hào)也可以采用兩位阿拉伯?dāng)?shù)字（表示平均含碳量的萬分之幾）化學(xué)元素符號(hào)，按順序表示，如16Mn。,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),2. 低合金高強(qiáng)度鋼的編號(hào),3. 合

8、金工具鋼的編號(hào),7.2 合金鋼的分類與編號(hào),平均含碳量，單位為0.1%，但超過1.0%及高合金工具鋼中一律略去,鋼中的合金元素,合金元素含量 1.5%或強(qiáng)碳化物形成元素:不標(biāo) 1.52.4%:2 2.53.4%:3 ,5CrNiMo CrWMn,一位數(shù)字元素符號(hào)數(shù)字+質(zhì)量判別,4. 軸承鋼 G+Cr+鉻含量 “G”表示“滾動(dòng)軸承鋼”。 * 鉻含量以千分之一為單位. GCr15,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),渦輪葉片,5. 不銹鋼和耐熱鋼 含碳量+合金元素符號(hào)+該元素百分含量+ 含碳量以千分之一為單位。,含碳量的表示方法為： 平均含碳量 0.1 %時(shí)為C%的0.1%，如1Cr17, 2Cr13 ；

9、 平均含碳量 0.1 %時(shí)以“0”表示，如0Cr18Ni9。,7.2 合金鋼的分類與編號(hào),常用鋼產(chǎn)品的名稱、用途、特性和工藝方法表示符號(hào)（GB/T 2212000）,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3.1 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,1、性能要求 高強(qiáng)度及足夠韌性。 良好的焊接性能。 良好的耐蝕性及低 的韌脆轉(zhuǎn)變溫度。 2、成分特點(diǎn) 低碳：0.2%C。 合金元素：主要是Mn，還有少量V、Ti、Nb等。,低合金高強(qiáng)鋼合金元素細(xì)化晶粒作用,3、熱處理：大多數(shù)熱軋空冷后使用。少數(shù)可用正火+高溫回火處理。 4、使用狀態(tài)組織：F+P, Mn的作用：強(qiáng)化鐵素體、增加珠光體的量。 V、Ti、Nb等：起細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化。

10、另外加Cu、P可提高耐蝕性；加RE可提高韌性、疲勞極限，降低冷脆轉(zhuǎn) 變溫度。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,南京長江大橋,5、用途： Q345(16Mn)綜合性能好，用于船舶、橋梁、車輛等大型鋼結(jié)構(gòu)。 Q390鋼含V、Ti、Nb，強(qiáng)度高，用于中等壓力的壓力容器。 Q460鋼含Mo、B，正火組織為貝氏體，強(qiáng)度高,用于石化中溫高壓容器.,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,滲碳件傳動(dòng)齒輪,1、性能要求 表面具有高硬度、高耐磨性，心部具有足夠的韌性和強(qiáng)度，即表硬里韌。 良好的熱處理性能,如淬透性和滲碳能力。,7.3.2 滲碳鋼,真空滲碳爐,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,2、成分特點(diǎn) 低碳：0.10.25%C 合金元

11、素作用： 提高淬透性： Cr、Mn、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體： Cr、Mn、Ni 細(xì)化晶粒： W、Mo、Ti、V,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,改善鍛造后不均勻組織,降低硬度便于加工,降低硬度便于加工，碳化物球化，防止淬火后較多殘余A,細(xì)化組織,減少滲碳層殘余A,3、熱處理特點(diǎn),4、常用鋼號(hào)及用途,低淬透性鋼：20Cr。 用于受力小的耐磨件，如柴油機(jī)的活塞銷、凸輪軸等。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。 高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機(jī)曲軸。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)件（螺桿）,1、性能要求 良好的綜合力

12、學(xué)性能. 良好的淬透性。,7.3.3 調(diào)質(zhì)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,調(diào)質(zhì)件（冷卻輪）,破碎機(jī)主軸,2、成分特點(diǎn) 中碳：0.30.5%C 合金元素作用： 提高淬透性: Mn、Si、Cr、Ni、B 強(qiáng)化鐵素體: Mn、Si、Cr、Ni 細(xì)化晶粒: Ti、V 防止第二類回火脆性: W、Mo,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,3、熱處理及組織特點(diǎn) 調(diào)質(zhì)目的：獲得良好綜合力學(xué)性能。 使用狀態(tài)下的組織為：S回,回火索氏體,調(diào)質(zhì)處理車間,為提高表面耐磨性，調(diào)質(zhì)后可進(jìn)行表面淬火或氮化。,調(diào)質(zhì)零件實(shí)例,某發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸，材料為40CrNiMoA。 技術(shù)要求：熱處理彎曲變形1.0mm，,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,4、常用鋼號(hào)及用途 低淬

13、透性鋼： D0油3040mm, 常用 40Cr, 用于制造較小的齒輪、軸、螺栓等。 中淬透性鋼： D0油4060mm，常用40CrNi，用于制造大中型零件。,柴油機(jī)凸輪軸,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,高淬透性鋼：D0油60mm, 常用40CrNiMo, 用于制造大截面重載荷零件，如曲軸等。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,5、超高強(qiáng)度鋼 b1500MPa或s1400MPa 低合金超高強(qiáng)度鋼、馬氏體時(shí)效硬化鋼、沉淀硬化不銹鋼等。 含碳量中等 含Cr、Mn、Si、Ni、Mo、V等，與碳共同作用下使鋼的淬透性、回火抗力增加，使固溶體（馬氏體或下貝氏體）明顯強(qiáng)化。Ni降低臨界溫度及增加固溶體的韌性；V

14、細(xì)化晶粒，可改善鋼的強(qiáng)韌性。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,30CrMnSiNi2A、40CrMnSiMoVA、300M,熱處理特點(diǎn) 最終熱處理為： 淬火低溫回火，馬氏體強(qiáng)化達(dá)到超高強(qiáng)度。 等溫淬火回火，馬氏體和下貝氏體強(qiáng)化。 制造使用中注意的問題 缺口、應(yīng)力集中敏感 避免在酸性介質(zhì)中表面處理，以防氫脆。,超高強(qiáng)度鋼應(yīng)用實(shí)例,彈簧是利用彈性變形儲(chǔ)存能量或緩和沖擊的零件。 1、性能要求 高的s，s/b； 高的-1；足夠的韌性 高的淬透性。,7.3.4 彈簧鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,2、成分特點(diǎn) 中高碳： 碳素彈簧鋼為0.60.9%C 合金彈簧鋼為0.450.7%C 合金元素作用： 提高淬

15、透性、強(qiáng)化鐵素體：Mn、Si、Cr 提高s/b：Si 細(xì)化晶粒：V,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,3、熱處理及組織特點(diǎn) 冷成型彈簧：冷拔冷成型定型處理(250300)。 用于10mm),板簧噴丸處理示意圖,4、彈簧的表面質(zhì)量 表面質(zhì)量對(duì)彈簧的壽命影響很大。 提高表面質(zhì)量的方法: 防止表面脫碳；, 避免表面缺陷； 進(jìn)行噴丸處理，使表 面產(chǎn)生壓應(yīng)力。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,5、常用鋼號(hào)及用途 Si、Mn彈簧鋼，如65Mn、60Si2Mn，用于制造較大截面彈簧。 Cr、V彈簧鋼，如50CrV，用于大截面、大載荷、耐熱的彈簧。, 高而均勻的硬度和耐磨性。 高的b和接觸疲勞強(qiáng)度。 足夠的韌性、淬

16、透性和耐蝕性.,軸承工作時(shí), 承受接觸應(yīng)力(達(dá)30003500MPa)、周期性交變載荷(頻率達(dá)數(shù)萬次/分)和摩擦。 1、性能要求,7.3.5 滾動(dòng)軸承鋼,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,Cr還提高耐磨性（形成合金滲碳體）和耐蝕性。 當(dāng)1.65%Cr時(shí),會(huì)因A增加而使硬度和穩(wěn)定性下降。,2、成分特點(diǎn) 高碳：0.951.10%C 合金元素：以Cr為主,加入Mn、Si。 Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,軸承生產(chǎn)車間,M回+顆粒狀碳化物+A(少量) 淬火后進(jìn)行冷處理(-60 -80), 可以減少A、穩(wěn)定尺寸。,3 、熱處理和組織特點(diǎn) 滾動(dòng)軸承鋼是過共析鋼。 熱處理： 球化退火+淬火+

17、低溫回火 組織：,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,4、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最廣的是GCr15，大量用于大中型軸承； 大型軸承用GCr15SiMn。 這類鋼還可用于制造模具、量具等。,7.3 合金結(jié)構(gòu)鋼,7.4 合金工具鋼,按用途分為: 刃具鋼 模具鋼 量具鋼,7.4 合金工具鋼,切削加工,用來制造各種切削刀具的鋼種。,7.4.1 刃具鋼,切削加工的基本形式,7.4 合金工具鋼,一. 性能要求 高硬度 (HRC60),主要取決于含碳量。 高耐磨性 靠高硬度和析出細(xì)小均勻硬碳化物來達(dá)到。 高熱硬性 即高溫下保持高硬度的能力。 足夠的韌性 以防止脆斷和崩刃。,7.4 合金工具鋼, 低合金工具鋼 由碳素工具鋼基礎(chǔ)

18、上加入少量合金元素(35)形成。,1、成分特點(diǎn)： 高碳：0.751.5%C 合金元素作用 提高淬透性: Cr、Mn、Si 提高耐回火性：Si 提高耐磨性、細(xì)化晶粒: W、V,7.4 合金工具鋼,2、熱處理及組織 同碳素工具鋼，只是淬火介質(zhì)為油(碳素工具鋼為水)。 使用狀態(tài)下的組織為： M回+顆粒狀碳化物+A(少量) 3、常用鋼號(hào)及用途 應(yīng)用最多的是9SiCr。用于制造形狀復(fù)雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等.,1、性能特點(diǎn): 高熱硬性(600)、高淬透性 2、成分特點(diǎn) 高碳: 0.701.5%C 合金元素作用 提高淬透性：Cr 提高熱硬性、耐磨性: W、Mo、V, 高速鋼（俗稱風(fēng)鋼） 制

19、造高速切削刃具用鋼。,7.4 合金工具鋼,7.4 合金工具鋼,W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織,3、加工與熱處理 加工工藝路線：下料鍛造退火機(jī)加工淬火回火磨削,高速鋼是萊氏體鋼，其鑄態(tài)組織為亞共晶組織，由魚骨狀萊氏體與樹枝狀M+T組成，脆性大且無法熱處理改善。,W18Cr4V鋼的退火組織, 退火目的： 降低硬度，便于切加工； 為淬火作組織準(zhǔn)備。 退火后組織： S+顆粒狀碳化物, 鍛造目的： 打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。,7.4 合金工具鋼,淬火后組織： M+未溶碳化物(10%)+A (20%), 淬火目的: 獲得高合金元素含量的馬氏體。因此淬火溫度高(1200)。,高速鋼硬度與回火

20、溫度關(guān)系,碳化物，產(chǎn)生二次硬化。 碳及合金元素含量下降，Ms點(diǎn)上升，回火冷卻時(shí)，A轉(zhuǎn)變?yōu)镸。 每次回火加熱都使前一次的淬火馬氏體回火。, 回火目的：主要為減少A。消除內(nèi)應(yīng)力、穩(wěn)定組織。 常用560三次回火. 回火時(shí)的組織變化： 析出W、Mo、V的,W18Cr4V鋼熱處理工藝示意圖,7.4 合金工具鋼,W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織,4、使用狀態(tài)下組織,M回+顆粒狀碳化物+A（少量）,7.4 合金工具鋼,不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織,5、常用鋼號(hào)及用途 常用鋼號(hào): W18Cr4V(18-4-1) W6Mo5Cr4V2(6-5-4-2)。 用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭等。,7.

21、4 合金工具鋼,7.4 合金工具鋼,汽車沖壓模具,用以制造冷熱模具的鋼種. 冷作模具鋼 制造金屬冷成型模具鋼種. 1、性能要求 高硬度和耐磨性。 足夠的強(qiáng)度和韌性。 良好的工藝性能（淬透性、切削加工性等）,7.4.2 模具鋼,7.4 合金工具鋼,冷沖壓件, 成分特點(diǎn)：高碳(1.42.3%C)；高鉻(11.513%Cr) 合金元素作用： Cr 提高淬透性；,2、常用鋼種 小尺寸、形狀簡(jiǎn)單、受力不大的模具, 可用碳素工具鋼、滾動(dòng)軸承鋼和低合金工具鋼制造。 截面、受力大的冷模具用Cr12型冷作模具鋼制造。,Mo、V 提高耐磨性，細(xì)化晶粒。,7.4 合金工具鋼,汽車外板冷沖模, 加工及熱處理：Cr12

22、型模具鋼也是萊氏體鋼，需進(jìn)行鍛造、退火, 目的同高速鋼。 最終熱處理為: 淬火+低溫回火 使用狀態(tài)下的組織: M回+顆粒狀碳化物+A(少量),常用鋼號(hào)為Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。, 熱作模具鋼 制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型模具鋼種。 1、性能要求 高溫下良好的綜合力學(xué)性能。 抗熱疲勞性能。 高的淬透性和良好的導(dǎo)熱性。,7.4 合金工具鋼,7.4 合金工具鋼,2、常用鋼種 熱鍛模鋼 5CrNiMo、5CrMnMo 前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。 成分特點(diǎn)、合金元素作用及熱處理同調(diào)質(zhì)鋼。 使用狀態(tài)下的組織: S回, 壓鑄模鋼 典型鋼號(hào)是3Cr2W8V, 為過共

23、析鋼. 中碳(0.30.4%C), 合金元素作用同高速鋼。W、Cr提高抗熱疲勞性能. 淬火+回火后組織：M回+顆粒狀碳化物+A(少量),7.4 合金工具鋼,汽車四缸壓鑄模,7.4 合金工具鋼,7.4 合金工具鋼,制造各種量具用鋼。如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。,7.4.3 量具鋼,1、性能要求 高硬度和耐磨性。 高的尺寸穩(wěn)定性。 足夠的韌性。,7.4 合金工具鋼,7.4 合金工具鋼,量塊,兩者用于尺寸小、形狀簡(jiǎn)單、精度要求不高的量具。 滾動(dòng)軸承鋼、冷作模具鋼。用于制造精密量具。 不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。,2、量具用鋼 低碳鋼滲碳、 中碳鋼表面淬火 碳素工具鋼、低合金工具鋼,7.4 合

24、金工具鋼,量規(guī), 下限溫度淬火及冷處理。目的是減少A。 長時(shí)間低溫時(shí)效，以消除內(nèi)應(yīng)力，降低馬氏體的正方度。,3、量具鋼的熱處理特點(diǎn) 淬火前預(yù)備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理。,7.5 特殊性能鋼,特殊性能鋼是指具有特殊物理、化學(xué)性能的鋼。 本節(jié)只介紹不銹鋼、耐熱鋼和耐磨鋼。,化學(xué)腐蝕是指金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。 電化學(xué)腐蝕是指金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。,在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。 金屬的腐蝕 分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。,7.5.1 不銹鋼,7.5 特殊性能鋼,不同組織、成分、應(yīng)力區(qū)域之間都可構(gòu)成微電池。,工業(yè)發(fā)達(dá)國家每年金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占GNP的4%左右。中

25、國每年腐蝕的損失至少到400億元以上.,防止電化學(xué)腐蝕的措施： 獲得均勻的單相組織。 提高合金的電極電位。 使表面形成致密的鈍化膜。,7.5 特殊性能鋼, 不銹鋼中合金元素的作用 1、低碳：碳高，則降低耐蝕性。 2、Cr：是提高耐蝕性的主要元素 形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜。 Cr含量大于13%時(shí)，形成單相鐵素體組織。 提高基體電極電位(n/8規(guī)律)。 3、Ni：獲得單相奧氏體組織。 4、Mo：耐有機(jī)酸腐蝕。 5、Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕。,晶間腐蝕是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強(qiáng)烈腐蝕。 加 Ti、Nb則先于Cr與C形成不易溶于

26、奧氏體的碳化物, 避免晶界貧Cr。,7.5 特殊性能鋼,晶間腐蝕破壞,不銹鋼棒, 常用不銹鋼 1、馬氏體不銹鋼 主要是Cr13型不銹鋼 鋼號(hào)為1Cr134Cr13 隨含碳量提高，強(qiáng)度、硬度提高，耐蝕性下降. 1Cr13、2Cr13 熱處理: 淬火+高溫回火 使用狀態(tài)下的組織: S回,7.5 特殊性能鋼,用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機(jī)葉片等.,1Cr13、2Cr13具有耐大氣、蒸汽腐蝕能力及良好的綜合力學(xué)性能。,7.5 特殊性能鋼, 3Cr13、4Cr13 熱處理：淬火+低溫回火。 使用狀態(tài)下的組織：M回。 具有較高強(qiáng)度、硬度。 用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。,7.5 特殊性能鋼

27、,2、鐵素體不銹鋼 典型鋼號(hào)有0Cr13、1Cr17等。,成分：高鉻低碳。 組織：?jiǎn)蜗噼F素體。無相變，不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。,7.5 特殊性能鋼,鋼中相,再加熱到600快冷可消除。 相脆化： 在600 800長期加熱時(shí)，析出硬而脆的相.,鐵素體不銹鋼的性能特點(diǎn) 耐酸蝕，抗氧化能力強(qiáng)，塑性好。但有脆化傾向： 475脆化：加熱到450550停留，產(chǎn)生脆化.,7.5 特殊性能鋼,硝酸生產(chǎn)裝置,鐵素體不銹鋼制品,鐵素體不銹鋼的用途 廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。,7.5 特殊性能鋼,不銹鋼帶,蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性,無磁性。 熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100使碳化物溶解后水冷。,3、奧氏體不銹鋼 組織為單相奧氏體。主要是18-8（18Cr-8Ni）型不銹鋼。 性能特點(diǎn)：具有良好的耐,7.5 特殊性能鋼,7.5 特殊性能鋼, 常用鋼種 為1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti 廣泛用于化工設(shè)備及管道., 應(yīng)力腐蝕 奧氏體不銹鋼易發(fā)生應(yīng)力腐蝕。即在特定合金-環(huán)境體系中，應(yīng)力與腐蝕共同作用引起的破壞。應(yīng)力腐蝕易在含Cl的介質(zhì)中發(fā)生，裂紋為樹枝狀。,7.5 特殊性能鋼,氣輪機(jī)葉片, 性能要求 1、高的抗氧化性： 指鋼在高溫下對(duì)氧化作用的抗力。 鋼中加入Cr、Si、Al可形成致密穩(wěn)定的氧化膜，阻礙氧進(jìn)一步擴(kuò)散，提高抗氧化性。,7.5.2 耐熱鋼,7.5 特殊性能鋼,