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文檔簡(jiǎn)介
1、.中國冶煉鋼鐵技術(shù)發(fā)展史如果說西方早期的鐵器文化是一種鍛鐵的文化,那么中國早期的鐵器文化是一種以鑄鐵為主的文化。 已知中國最早的鐵器是河北出土的商代鐵刃。后確認(rèn)為是用含鎳較高的隕鐵鍛成。另外有同時(shí)代的北京平谷的隕鐵刃,河南商末的銅兵鐵刃。這些說明,原始民族早期使用天然鐵是具普遍性。 我國許多地區(qū)都有豐富的鐵礦藏。特別是在中原地區(qū),源遠(yuǎn)流長(zhǎng)的古代青銅技術(shù)的故鄉(xiāng),也是中國古代冶鐵工藝的搖籃。 在公元前世紀(jì)前后,中國就發(fā)明了生鐵冶煉技術(shù)。尤其是在春秋戰(zhàn)國時(shí)期,塊煉鐵和生鐵冶煉兩種工藝,幾乎是同時(shí)產(chǎn)生,這兩種方法在我國歷史上曾長(zhǎng)期平行發(fā)展,在不同情況下發(fā)揮各自的作用。 塊煉鐵的方法即“固體還原法”。從
2、江蘇六合縣程橋東周墓出土的鐵條,就是塊煉鐵的產(chǎn)物。 在春秋末期和戰(zhàn)國初期,以塊煉鐵為材料,在反復(fù)鍛打塊煉鐵的實(shí)踐中,人們又總結(jié)出塊煉鐵滲碳成鋼的經(jīng)驗(yàn)。因塊煉鐵質(zhì)柔不堅(jiān),滲碳?jí)K煉鋼又太堅(jiān)硬,人們又發(fā)明了煉鋼的淬火工藝,進(jìn)一步提高了塊煉鋼的機(jī)械性能。在河北易縣武陽臺(tái)村的燕下都遺址出土的件鐵器,大部分就是經(jīng)過淬火處理的。塊煉鐵的爐溫大約左右,離純鐵的熔點(diǎn)()相差甚遠(yuǎn)。生鐵的冶鑄工藝與塊煉法的差異在于,它的爐溫達(dá)到。在這種爐溫下,通過被還原生成的固態(tài)鐵吸收碳,降低其熔點(diǎn),從而得到液態(tài)的生鐵,液態(tài)生鐵可以直接澆鑄成器。江蘇東周墓出土的鐵丸,洛陽出土的鐵錛、鐵鏟等,都是那個(gè)時(shí)期的生鐵器物。生鐵的早期發(fā)明,
3、是中國對(duì)世界冶金技術(shù)的杰出貢獻(xiàn)。歐洲一些國家,雖很早出現(xiàn)塊煉鐵,但出現(xiàn)生鐵則是公元十三世紀(jì)末到十四世紀(jì)初。 鐵器的較多使用,標(biāo)志著新一代社會(huì)生產(chǎn)力的形成,春秋戰(zhàn)國之交中國已進(jìn)入鐵器時(shí)代。人們?nèi)粘S谜Z“陶治”“就范”“范圍”“模范”等也是由冶鑄技術(shù)轉(zhuǎn)變而來的,取得普遍意義,在中國文學(xué)中表現(xiàn)鐵匠形象也甚多。 從戰(zhàn)國到西漢,生熟鐵并用平行發(fā)展。早期的鑄鐵都是白口鐵,鑄造性能較好。但碳是以化合碳的形式存在于鐵中,導(dǎo)致生鐵脆硬,不耐碰擊。那么中國早期冶鐵匠師就面臨雙重難題,一是如歐洲古代鐵匠那樣使柔軟的塊鐵變硬,另外是設(shè)法使脆硬的白口鐵變軟。因此,在戰(zhàn)國早期,人們就創(chuàng)造了白口鐵柔化術(shù)。 即通過長(zhǎng)時(shí)間加熱
4、,將白口鐵中的碳化鐵分解為鐵和石墨,消除大塊的滲碳體,這對(duì)提高鐵的柔性起了良好作用,而歐洲的鑄鐵柔化術(shù)是在世紀(jì)下期才出現(xiàn)的。 戰(zhàn)國中期以后,鐵器已取代銅器成為主要的生產(chǎn)工具。管子。海王篇說:“一女必有一針、一刀”“耕者必有一耒、一(耒呂)、一銚”。“不爾而成者者,天下無有?!闭氰F器的普遍應(yīng)用,才極大推動(dòng)社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展,使奴隸制向封建制轉(zhuǎn)變,造就了戰(zhàn)國時(shí)期經(jīng)濟(jì)繁榮,百家爭(zhēng)鳴的昌盛局面。邯鄲等地以冶鐵致富,并設(shè)有專門管理煉鐵的“鐵官”,專門經(jīng)營(yíng)煉鐵的“鐵商”。 西漢,在塊煉滲碳的基礎(chǔ)上興起了“百煉鋼”技術(shù)。它的特點(diǎn)是增加了反復(fù)加熱鍛打的次數(shù),這樣既可加工成型,又使夾雜物減少、細(xì)化和均勻化,大大提高
5、了 鋼的質(zhì)量。如河北滿城一號(hào)西漢墓土的劉勝佩劍、鋼劍和錯(cuò)金寶刀,就是“百煉鋼“的產(chǎn)物?!卑贌挸射摗啊鼻уN百煉“成語由此而來。西漢中期,又出現(xiàn)了炒鋼,即將生鐵炒到成為半液體半固體狀態(tài),并進(jìn)行攪拌,利用鐵礦物或空氣中的氧進(jìn)行脫碳,借以達(dá)到需要的含碳量,再反復(fù)熱鍛,打成鋼制品。這省去了煩難的滲碳工序,又使鋼的組織更加均勻。山東蒼山縣東漢墓出土的煉環(huán)首鋼刀,就是用炒鋼鍛打而成的。炒鋼的發(fā)明,也打破了先前生鐵不能轉(zhuǎn)為熟鐵的界限,使原先各行其是的兩個(gè)工藝系統(tǒng)得以溝通,成為統(tǒng)一的鋼鐵冶煉技術(shù)體系。這是繼生鐵冶鑄之后,中國古代鋼鐵技術(shù)史上又一重大事件。 從古鐵器分析中,中國科學(xué)工作者,陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了漢魏時(shí)期的球狀
6、石墨的鑄鐵工具多件,引起了國內(nèi)外學(xué)術(shù)界的重視,而球墨鑄鐵是現(xiàn)代科技的產(chǎn)物,是年由英美學(xué)者發(fā)明的。經(jīng)測(cè)定,西漢時(shí)期的石墨性狀鑄鐵不遜于現(xiàn)代球墨鑄鐵的同類材料,這是冶鑄史上一件很有意義的事。 西晉南北朝時(shí),新的灌鋼技術(shù)出現(xiàn)。它是將生鐵炒成熟鐵,然后同生鐵一起加熱,由于生鐵的熔點(diǎn)低,易于熔化,待生鐵熔化后,它便“灌”入熟鐵中,使熟鐵增碳而得到鋼。這種方法比生產(chǎn)炒鋼容易掌握,也使鋼鐵技術(shù)較為完備,成為南北朝以后的主要方法。 在漢代,鋼鐵業(yè)的發(fā)展通過多方面展現(xiàn)。如爐型有了擴(kuò)大,用石灰石作熔劑,風(fēng)口也從一個(gè)發(fā)展到了多個(gè),鼓風(fēng)設(shè)備從以前的人力鼓風(fēng),畜力鼓風(fēng)到創(chuàng)造了水力鼓風(fēng)的“水排”。這項(xiàng)發(fā)明比歐洲早一千二百
7、多年。 從唐代到明代,是古代鋼鐵技術(shù)全面發(fā)展和定型的時(shí)期。唐宋時(shí)期實(shí)現(xiàn)了農(nóng)具從鑄制改為鍛制這一具有重大意義的歷史性轉(zhuǎn)變。以生鐵冶煉生鐵炒煉熟鐵生、熟鐵合煉成鋼為主干的鋼鐵工業(yè)體系趨于定型。 到了明代,采用了“生鐵淋口”法鍛制生產(chǎn)工具。這種方法的原理是和灌相同的。這在宋應(yīng)星的天工開物中有記載。另外,天工開物還描述了冶煉史上的半連續(xù)性系統(tǒng),即把煉鐵爐流出的鐵水,直接流進(jìn)炒鐵爐里炒成熟鐵,從而減少了再熔化的過程。這時(shí),人們不僅懂得了煉焦,還用焦炭進(jìn)行了冶煉。明代中葉到清末,傳統(tǒng)鋼鐵技術(shù)繼續(xù)緩慢發(fā)展,生鐵年產(chǎn)量達(dá)數(shù)十萬噸。煉鐵豎爐高米,佛山煉鐵廠還采用裝料機(jī)械(機(jī)車)代人力加料。 總之,在世紀(jì)中葉工業(yè)
8、革命之前,中國冶鐵工業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平與當(dāng)時(shí)的英法等國相比并不遜色,各領(lǐng)風(fēng)騷。中國的封建制度發(fā)展到明代已進(jìn)入衰亡階段,極端腐敗的專制主義政治,龐大的官僚機(jī)構(gòu)和腐朽的上層建筑,嚴(yán)重束縛了生產(chǎn)的發(fā)展。明末礦稅之害迫使各階層人民群起反抗,階級(jí)矛盾異常尖銳。 繼起的清政府是鎮(zhèn)壓了農(nóng)民起義和抗清斗爭(zhēng)之后建立起來的,滿漢地主階級(jí)聯(lián)合專政的專制政府??滴?、雍正和乾隆三朝號(hào)稱盛世歷時(shí)年(公元年)。但正在此時(shí),西方爆發(fā)了工業(yè)革命,其工業(yè)、科技、軍事實(shí)力卻以封建制度無法想象的速度發(fā)展起來,在很短時(shí)期就把中國拋在后面。而清政府恰從雍正時(shí)代起頑固地實(shí)行閉關(guān)自守政策,自封天朝大國,對(duì)世界范圍的重大變化茫然無知,更談
9、不上采取措迎頭趕上。在隨后的帝國主義侵略和清廷賣國行徑的內(nèi)外夾攻下,舊有的手工業(yè)和傳統(tǒng)技術(shù)隨之衰落,瀕于破產(chǎn)和失傳,曾經(jīng)獨(dú)樹一幟的中國冶煉工業(yè)也黯然失色,失去了建立獨(dú)立的金屬工業(yè),使傳統(tǒng)工藝發(fā)展為現(xiàn)代金屬技術(shù)的可能性。不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用 1 1960 年 1999 年約 40 年間,西方國家的不銹鋼產(chǎn)量從 215 萬噸猛增到 1728 萬噸,增加了約 8 倍,平均年增長(zhǎng)率約為 5 5% 。不銹鋼主要用于廚房、家電、運(yùn)輸、建筑、土木各領(lǐng)域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器,家電產(chǎn)品主要有全自動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點(diǎn)看,不銹鋼的需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大。
10、160; 在運(yùn)輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng),用于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為 20 -30kg ,全世界的年需求約 100 萬噸,這是不銹鋼最大的應(yīng)用領(lǐng)域。 在建筑領(lǐng)域,最近的需求急劇增長(zhǎng),如:新加坡地鐵車站的防護(hù)裝置,使用了約 5000 噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本 1980 年以后,用于建筑業(yè)的不銹鋼增長(zhǎng)了約 4 倍,主要用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。 80 年代,在日本沿海地區(qū)使用 304 型無涂漆材作為屋頂材料,從防銹考慮,逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂猛科岵讳P鋼。進(jìn)入 90 年代,開發(fā)了具有高耐蝕性的 20% 以上高
11、Cr 鐵素體系不銹鋼,被用作屋頂材料,同時(shí)為了美觀性,開發(fā)了各種表面精加工技術(shù)。 在土木領(lǐng)域,日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區(qū),為防止高速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽,這就加速了鋼筋的腐蝕,所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路中,近 3 年間約有 40 處采用了不銹鋼鋼筋,每處的使用量為 200-1000 噸,今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場(chǎng)將有所作為。 2 今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長(zhǎng)壽命和 IT 的普及。 關(guān)于環(huán)保方面,首先從大氣環(huán)保的觀點(diǎn)看,用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、 LNG 發(fā)電裝
12、置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴(kuò)大。還有估計(jì)在 21 世紀(jì)初將投入實(shí)際應(yīng)用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點(diǎn)看,在給水、排水處理裝置中,具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴(kuò)大需求。 關(guān)于長(zhǎng)壽命,在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中,不銹鋼的應(yīng)用在增加,預(yù)計(jì)這種潮流將遍及全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為 20-30 年,廢材處理成為一大問題。最近以壽命達(dá)到 100 年為目標(biāo)的建筑物開始出現(xiàn),這樣具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長(zhǎng)。從地球環(huán)保的觀點(diǎn)看,長(zhǎng)壽命在減少土木、建筑廢材的同時(shí),有必要從引入新概念
13、的設(shè)計(jì)階段探討如何降低維修成本。 關(guān)于 IT 的普及,在 IT 的發(fā)展和普及過程中,功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用,對(duì)高精密度、高功能材料的要求非常大。如:在手機(jī)和微機(jī)部件中,靈活應(yīng)用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性,使得不銹鋼的應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中,具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。 不銹鋼具有多種其它金屬?zèng)]有的優(yōu)異性能,是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)性的材料,今后對(duì)應(yīng)時(shí)代的變化,不銹鋼將廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。鋼和鐵的區(qū)別鐵是一種化學(xué)元素,是地球上最常見到的
14、一種物質(zhì)。但是在現(xiàn)實(shí)生活中,純粹意義的的“鐵”我們幾乎是看不到的。我們平時(shí)說的鐵一般包括生鐵和熟鐵,嚴(yán)格說,它們都不是純粹意義上的“鐵”,都是以鐵元素為主的合金。鋼也是以鐵元素為主合金,鋼與鐵的主要區(qū)別是含碳量不同。人們由鐵礦中提取鐵,將礦石、焦炭和石灰石(助熔劑)在高爐中冶煉,使氧化鐵還原成生鐵(或鑄鐵)。所得(生鐵)一般含鐵9095,碳34.5和少量的硅、錳、硫、磷等。生鐵是煉鋼或熟鐵(鍛鐵)的原料,含碳量在0.22.1之間的鐵合金稱為(鋼)。生鐵在平爐、轉(zhuǎn)爐或電爐中進(jìn)一步冶煉除去碳、硅、磷等雜質(zhì),可得各種組成的鋼。鋼加上其他金屬元素,還可以構(gòu)成不同的 (合金鋼),如日常的 不銹鋼就是含有
15、鉻,鎳等其他元素的 合金鋼。鋼材就是含碳量大于0.025%,小于0.2%的鐵碳合金。鐵是大自然賞賜給人內(nèi)的恩物,將開采的鐵礦石放入高爐中冶煉后即得到生鐵,生鐵按不同冶煉工藝和用途可分為煉鋼生鐵和鑄造生鐵。煉鋼生鐵是一種含碳量>2%的鐵碳合金,同時(shí)也含有少量的硅,錳,硫,磷等元素,其中硅和錳是有利元素,按一定比例存在于鋼鐵中可以顯著提高材料的強(qiáng)度.硬度和耐腐耐磨性,而硫和磷則有害,會(huì)分別造成鋼鐵的熱脆性和冷脆性,降低材料性能。把煉鋼用生鐵放入煉鋼爐中按一定比例熔煉,將得到的鋼液澆鑄成型,冷卻后即得到鋼錠或鑄坯,供軋制成各種型材,為了獲得不同性能的鋼材,還會(huì)在熔煉過程中加入鉻.鎳.鉬.鎢.釩
16、等微量元素,而這些化學(xué)成分決定了鋼材的不同特性。其中“鉻”可以增加鋼材的耐腐蝕性,通常國際上把含鉻量大于13%的鋼材稱為 不銹鋼。鎳可以增加鋼材的強(qiáng)度和韌性鉬可以防止鋼材變脆,鎢可增加鋼材的耐磨損性別看鎢的硬度較低,只有大約40s,但它們的抗磨損能力非常高,釩可增加鋼材的抗磨損性和延展性。低碳鋼含碳量小于0.25% 碳素結(jié)構(gòu)鋼含碳量大多在0.7%以下中碳鋼含碳量在0.250.6% 碳素工具鋼含碳量一般在0.651.35%高碳鋼含碳量大于0.60%不銹 彈簧鋼含碳量一般在0.450.7%,含鉻量大于13%滾動(dòng)軸承不銹鋼含碳量一般在1%,含鉻量大于13%高速鋼又稱鋒鋼,含碳量一般在0.71.65%
17、,含鎢5.519%,600攝氏度下工作時(shí),硬度能保持在HRC60以上。合金的性質(zhì)和成分:將兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)叫做合金。合金比它的成分金屬具有許多優(yōu)良的物理、化學(xué)或機(jī)械加工性能。如硬鋁(含2.24.9Cu、0.21.8Mg、0.30.9%Mn、少量的硅,其余是鋁),有良好的機(jī)械性能、強(qiáng)度大又便于加工,而且密度小,可作輕型結(jié)構(gòu)材料。目前世界各國生產(chǎn)的鋁約有60以上用于制造合金。鋁的合金主要是在鋁中加入銅、鎂、鋅、錳、硅等元素,有時(shí)還加入鉻、鈦、鈹?shù)仍?。許多合金的熔點(diǎn)比它的成分金屬的熔點(diǎn)要低。如鋁硅合金(除鋁外還含有4.013的硅,0.21.5的鎂,
18、0.58的銅,0.10.9的錳)的熔點(diǎn)比各成分金屬的熔點(diǎn)都低。又如錫的熔點(diǎn)為231.9,鉛的熔點(diǎn)為327.5,錫和鉛按21組成的合金熔點(diǎn)為180,比錫或鉛的熔點(diǎn)都低,這種合金就是通常用的焊錫。又比如做保險(xiǎn)絲材料的“伍德合金”,是錫、鉍、鎘、鉛按1412質(zhì)量比組成的合金,熔點(diǎn)僅67,比水的沸點(diǎn)還低。因此,當(dāng)電路上電流過大、電線發(fā)熱到70左右,保險(xiǎn)絲即可熔化,自動(dòng)切斷電路,保證用電安全。現(xiàn)在使用相當(dāng)廣泛的高壓鍋易熔片,也是一種低熔點(diǎn)合金。當(dāng)高壓鍋壓力閥通路被堵,鍋內(nèi)壓力增加,溫度升高到熔片的熔點(diǎn)時(shí),易熔片熔化通路打開,于是鍋內(nèi)減壓、降溫、從而保證了使用安全。但是組成上述低熔點(diǎn)合金的成分金屬的熔點(diǎn)都
19、在二、三百度以上。合金的硬度一般比組成合金的成分金屬的硬度大。由鋁或鎂制成的輕合金往往比鋁或鎂的硬度要大得多。有時(shí)制成合金后,其硬度增大的程度是驚人的,例如在銅里加入1的鈹制成的銅合金,其硬度要比純銅大7倍!合金可以分為三種類型:(1)金屬固溶體:這是一種金屬均勻地分布在另一種金屬內(nèi)形成的復(fù)合體,是固態(tài)溶液。固溶體只有一種晶格類型。像 黃銅(67%Cu,33%Zn)、銀與金的合金都是金屬固溶體。(2)金屬互化物:金屬與金屬之間生成的化合物。其組成有的是固定不變的,如銅化鋅(ZnCu)、碳化鐵(Fe3C)等;有的是可變的,如銅錫合金就有Cu5Sn、Cu31Sn8、Cu3Sn等多種不同組成。金屬互
20、化物不能用通常的化合價(jià)來解釋。(3)機(jī)械混合物:其晶體由兩種或兩種以上的晶體結(jié)構(gòu)混合而成,每一小晶體中只有一種金屬。同前兩類合金不同,機(jī)械混合物的組成是非均一的。鋼、生鐵、青銅等屬這一類合金。從以上介紹可以看出,籠統(tǒng)地說合金是混合物或化合物都是不合適的。3金屬的熔沸點(diǎn)高低、硬度、密度大小的比較規(guī)律在金屬晶體中,金屬離子半徑越小,陽離子電荷數(shù)越高,其金屬鍵也就越強(qiáng),金屬的熔沸點(diǎn)也就越高,硬度、密度越大。不銹鋼為什么耐腐蝕? (Cr2O3)所有金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng),在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化,使銹蝕不斷擴(kuò)大,最終形成孔洞??梢岳糜推峄蚰脱趸慕饘伲ɡ?/p>
21、如,鋅,鎳和鉻)進(jìn)行電鍍來保證碳鋼表面,但是,正如人們所知道的那樣,這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞,下面的鋼便開始銹蝕。 不銹鋼的耐腐蝕性取決于鉻,但是因?yàn)殂t是鋼的組成部分之一,所以保護(hù)方法不盡相同。 在鉻的添加量達(dá)到11.7以上時(shí),鋼的耐大氣腐蝕性能顯著增加,但鉻含量更高時(shí),盡管仍可提高耐腐蝕性,但不明顯。原因是用鉻對(duì)鋼進(jìn)行合金化處理時(shí),把表面氧化物的類型改變成了類似于純鉻金屬上形成的表面氧化物。這種緊密粘附的富鉻氧化物保護(hù)表面,防止進(jìn)一步地氧化。這種氧化層極薄,透過它可以看到鋼表面的自然光澤,使不銹鋼具有獨(dú)特的表面。而且,如果損壞了表層,所暴露出的鋼表面會(huì)和大氣反應(yīng)進(jìn)行自我修理,重
22、新形成這種氧化物"鈍化膜",繼續(xù)起保護(hù)作用。 因此,所有的不銹鋼元素都具有一種共同的特性,即鉻含量均在105以上。不銹鋼特性的幾點(diǎn)誤解:誤解一:“不銹鋼不會(huì)生銹,生銹的就不是不銹鋼” 我們知道,普通碳鋼與大氣中的氧發(fā)生反應(yīng),在金屬表面形成氧化膜,然后繼續(xù)進(jìn)行氧化,使銹蝕不斷擴(kuò)大,形成“千層糕”式的腐蝕物,直至爛穿。當(dāng)然,人們可以利用油漆或耐氧化的金屬(例如鋅、鎳和鉻)進(jìn)行電鍍來保護(hù)碳鋼表面,但是,這種保護(hù)的保護(hù)層僅是一層薄膜,如果保護(hù)層被破壞,下面的鋼便又開始銹蝕。但不銹鋼不同,當(dāng)它的含鉻量達(dá)到12左右,與大氣接觸,在鋼的表面
23、會(huì)產(chǎn)生一層鈍化膜(Cr2O3),它是致密的富鉻氧化物有效地保護(hù)著不銹鋼的表面,特別是能防止進(jìn)一步氧化。這種氧化膜極薄,透過它可以看到鋼表面的自然光澤,使不銹鋼具有獨(dú)特的表面特性。如果表層氧化膜被破壞,所暴露出的鋼表面會(huì)和大氣中的氧發(fā)生反應(yīng),重新形成鈍化膜。繼續(xù)起保護(hù)作用。因此,在此理論的引導(dǎo)下,許多人認(rèn)為,不銹鋼是不會(huì)生銹的。 但總有不銹鋼的使用客戶反映,他們使用的不銹鋼出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象,是不是購買了劣質(zhì)不銹鋼?其實(shí),排除部分真正購買了劣質(zhì)不銹鋼的因素,其余是因?yàn)閷?duì)不銹鋼了解不夠深入而產(chǎn)生的一種誤解。我們知道,不銹鋼是不銹耐酸鋼酌簡(jiǎn)稱,它由普通不銹鋼和耐酸鋼兩大部分組成。
24、在空氣或弱介質(zhì)中能抵抗侵蝕的鋼叫不銹鋼,即普通不銹鋼:在某些強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中能抵抗侵蝕的鋼叫耐酸鋼。通常情況下,一種不銹鋼可能在某些介質(zhì)中具有良好的耐蝕性,但在另外的介質(zhì)中,卻可能因化學(xué)穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說“不銹”是一個(gè)相對(duì)的概念,一種不銹鋼不可能對(duì)所有介質(zhì)都耐蝕。事實(shí)上,如果不銹鋼的表面存在雜質(zhì)、污物以及缺陷部位鈍化膜損壞等,都會(huì)導(dǎo)致不銹鋼生銹。研究表明,不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕、點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。比如點(diǎn)腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕,指在金屬材料表面局部發(fā)生蝕孔,深淺不一,有的穿透鈍化膜向縱深發(fā)展,嚴(yán)重的甚至?xí)纬纱┛?。特別是在含有氯離子的介質(zhì)中中,最容易引發(fā)點(diǎn)腐蝕。&
25、#160; 所以不銹鋼生銹是一種比較復(fù)雜的情況,和其本身耐腐蝕能力、使用方法、使用介質(zhì)都有關(guān)系。不銹鋼不是不會(huì)生銹,世界上沒有永不生銹的金屬。誤解二:“不銹鋼沒有磁性,有磁性的就不是不銹鋼” 在日常生活中,有很多對(duì)不銹鋼一知半解的人是通過有無磁性來判斷不銹鋼的,沒有磁性的就是不銹鋼,有磁性的則不是不銹鋼,是不銹鐵。比如我們?nèi)コ匈徺I不銹鋼物品時(shí),超市的售貨員可能會(huì)告訴你同樣的識(shí)別方法,甚至還會(huì)拿一塊磁鐵出來,讓你親目試一試。 其實(shí),這是因?yàn)閷?duì)不銹鋼概念不清而產(chǎn)生的又一種誤解。從金屬學(xué)角度來看,“鋼”和“鐵”僅僅在于碳含量的區(qū)別,和磁性無關(guān)。事實(shí)上
26、,常見不銹鋼按金相組織特點(diǎn)分類,主要可分為奧氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼三類。 奧氏體不銹鋼是應(yīng)用范圍最廠的不銹鋼,它的含鉻量約為18%,含鎳量約為8%屬于鉻鎳不銹鋼,習(xí)慣上義稱為18-8型不銹鋼。它的含碳量較低,由于鎳的加人,經(jīng)過固涪處理后,室溫下其顯微組織為單相奧氏體,通常是沒有磁性的。但因冶煉造成化學(xué)成分波動(dòng)或加工狀態(tài)不同也有可能出現(xiàn)磁性。如O304不銹鋼,由于冶煉時(shí)成分偏析或熱處理不當(dāng),會(huì)出現(xiàn)少量的馬氏體或鐵素體組織。這樣,它就會(huì)帶有微弱的磁性。此外,304不銹鋼經(jīng)過冷加工后,可在鋼內(nèi)析出少量的馬氏體組織,此時(shí)鋼就會(huì)有一定磁性,且冷加工變形度越大,鋼的磁
27、性也越大。 馬氏體不銹鋼屬于鉻不銹鋼,它的含碳量較高,經(jīng)熱處理后,能顯著調(diào)整其力學(xué)性能。因此,這類鋼一般都要經(jīng)過淬火、回火后才使用。室溫下,其顯微組織為回火馬氏體,具有強(qiáng)的鐵磁性,如1Cr13、2Cr13、3Cr13 、4Cr13 、7Cr13等。 鐵素休不銹鋼也屬于鉻不銹鋼,其含鉻量一般大于為11.5% ,室溫下,其顯微組織為單相鐵素休組織,即使將鋼從室溫加熱到高溫(9001100 ) .其組織也不會(huì)發(fā)生顯著變化。這類鋼也具有較強(qiáng)的鐵磁性,代表的牌號(hào)有430等。 從上面的分析我們可以看出,用是否具有鐵磁性來判定不銹鋼材質(zhì)的方法是不正確的。首先,
28、作為最常用的奧氏體不銹鋼,比如304,它也是有可能有磁性的,其次,即使是馬氏體或鐵素體不銹鋼,其耐腐蝕能力可能稍差,但綜合考慮其價(jià)格和使用環(huán)境,只要使用得當(dāng),也是完全可以耐腐蝕的,是完完全全的不銹鋼。誤解三:“不銹鐵不是不銹鋼” 在日常生活中,人們經(jīng)常會(huì)提到“不銹鐵”。比如,去超市挑選不銹鋼制品時(shí)超市的售貨員可能會(huì)告訴你,共有兩種類型,一種質(zhì)量比較好,是不銹鋼做的,價(jià)錢要貴一點(diǎn);另一種質(zhì)量差一些,是不銹鐵做的,但價(jià)格相對(duì)要便宜。如果在網(wǎng)上搜索“不銹鐵”,你將會(huì)得到大量的與“不銹鐵”相關(guān)的信息。這顯示,有這么一種觀點(diǎn)很普遍,那就是不銹鋼與不銹鋼鐵之所以質(zhì)量上
29、有區(qū)別,就是因?yàn)椤颁摗焙汀拌F”的區(qū)別,鋼自然好,“鐵”百煉才能成“鋼”。 那么,是不是真的存在不銹鐵這種材料呢?查閱資料,所有正式的鋼鐵手冊(cè)中都是沒有“不銹鐵”這個(gè)說法的。另外,可以查閱得知:黑色金屬是指以鐵及鐵碳為主的合金,它又可以分為純鐵(含碳量小于0.0218%的鐵碳合金)、鋼(含碳量大于0.0218%而小于2.11%的鐵碳合金)、鑄鐵(含碳量大于2.11%的鐵碳合金)三類。 查閱各類不銹鋼標(biāo)準(zhǔn),即便是含碳量較高的馬氏體不銹鋼7Cr17,其含碳量也只是在0.6%0.75%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼與鐵的分界線2.11%。所以,從碳含量來講,所有的不銹鋼,
30、無論是奧氏體、馬氏體、鐵素體,都屬于“鋼”的范疇。 所謂不銹鐵只不過是一種口頭上的叫法,一般就是指馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼。這兩類不銹鋼一般都不含鎳屬于鉻不銹鋼,常見的有430、410等等,與奧氏體不銹鋼相比,它們的抗腐蝕能力要弱一點(diǎn),價(jià)錢也相對(duì)要便宜,且都具有鐵磁性。但現(xiàn)在鋼廠開發(fā)了很多高性能鉻系不銹鋼,無論從耐腐蝕還是價(jià)格上,都與常用304有的一比。另外,有部分人認(rèn)為200系不銹鋼屬于不銹鐵,這更是一種錯(cuò)誤的觀點(diǎn)。200系不銹鋼現(xiàn)在應(yīng)用越來越廣泛,由于有很多小鋼廠都在生產(chǎn)此類鋼種,所以質(zhì)量參差不齊,但大鋼廠的200系不銹鋼都是有保證的,200系不銹鋼屬于奧氏體不銹
31、鋼。不銹鋼的耐腐蝕性及其種類:1、腐蝕的種類和定義 在眾多的工業(yè)用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)來看,除機(jī)械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在:不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開裂、點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實(shí)上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。 應(yīng)力腐蝕開裂(SCC):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
32、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。
33、 點(diǎn)腐蝕:是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。 晶間腐蝕:晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界城,因而,它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物(如碳化物和相)沉淀析出的有利區(qū)城。因此,在某些腐蝕介質(zhì)中,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕,大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕??p隙腐蝕:是局部腐蝕的一種形式,它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,例如,在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動(dòng)的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。 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
34、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么令人擔(dān)心,因?yàn)椋@種腐蝕通??梢酝ㄟ^簡(jiǎn)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。 2.各種不銹鋼的耐腐蝕性能 304 是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件。 301 不銹鋼在形變時(shí)呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象,被用于要求較高強(qiáng)度的各種場(chǎng)合。 302 不銹鋼實(shí)質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種,通過冷軋可使其獲得較高的強(qiáng)度。 302B 是一種含硅量較高的不銹鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能。 303和30
35、3Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼,用于主要要求易切削和表而光浩度高的場(chǎng)合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機(jī)件,因?yàn)樵谶@類條件下,這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。 304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種,用于需要焊接的場(chǎng)合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。 04N 是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強(qiáng)度。 305和384 不銹鋼含有較高的鎳,其加工硬化率低,適用于對(duì)冷成型性要求高的各種場(chǎng)合。 308 不銹鋼用于制作焊條。 309、310、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高,
36、為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強(qiáng)度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種,所不同者只是碳含量較低,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性 316和317 型不銹鋼含有鋁,因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點(diǎn)腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中,316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強(qiáng)度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。 321、347及348 是分別以鈦,鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼,適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動(dòng)力工業(yè)的不銹鋼,對(duì)鉭和鉆的合量有著一定的限制。不同元素對(duì)不銹鋼的影響:
37、目前已知的化學(xué)元素有100多種,在工業(yè)中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學(xué)元素約二十多種。對(duì)于人們?cè)谂c腐蝕現(xiàn)象作長(zhǎng)期斗爭(zhēng)的實(shí)踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說,最常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對(duì)不銹鋼的性能與組織影響最大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、硅、氮以外,都是化學(xué)元素周期表中位于過渡族的元素。 實(shí)際上工業(yè)上應(yīng)用的不銹鋼都是同時(shí)存在幾種以至十幾種元素的,當(dāng)幾種元素共存于不銹鋼這一個(gè)統(tǒng)一體中時(shí),它們的影響要比單獨(dú)存在時(shí)復(fù)雜得多,因?yàn)樵谶@種情況下不僅要考慮各元素自身的作用,而且要注意它們互相之間的影響,因此不銹鋼的組織決定于各種元素影
38、響的總和。 1、鉻在不銹鋼中的決定作用 決定不銹鋼性屬的元素只有一種,這就是鉻,每種不銹鋼都含有一定數(shù)量的鉻。迄今為止,還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素,根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后,促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗腐蝕破壞的方面發(fā)展。這種變化可以從以下方面得到說明:鉻使鐵基固溶體的電極電位提高鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化鈍化是由于陽極反應(yīng)被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕性能被提高的現(xiàn)象。構(gòu)成金屬與合金鈍化的理論很多,主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。 2、碳在不銹鋼中的兩重性 碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一,鋼的性能與組織在很大程度上決定于碳在鋼中的含量及其分布的形式
39、,在不銹鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不銹鋼中對(duì)組織的影響主要表現(xiàn)在兩方面,一方面碳是穩(wěn)定奧氏體的元素,并且作用的程度很大(約為鎳的30倍),另一方面由于碳和鉻的親和力很大,與鉻形成系列復(fù)雜的碳化物。所以,從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來看,碳在不銹鋼中的作用是互相矛盾的。 認(rèn)識(shí)了這一影響的規(guī)律,我們就可以從不同的使用要求出發(fā),選擇不同含碳量的不銹鋼。 例如工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的,也是最起碼的不銹鋼0Crl34Cr13這五個(gè)鋼號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)含鉻量規(guī)定為1214,就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進(jìn)去以后才決定的,目的即在于使碳與鉻結(jié)合成碳化鉻以后,固溶體中的含鉻量不致低于11.7這一最低限度的含鉻量。 就這五個(gè)鋼
40、號(hào)來說由于含碳量不同,強(qiáng)度與耐腐蝕性能也是有區(qū)別的,0Cr132Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3和4Cr13鋼,多用于制造結(jié)構(gòu)零件,后兩個(gè)鋼號(hào)由于含碳較高而可獲得高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了克服188鉻鎳不銹鋼的晶間腐蝕,可以將鋼的含碳量降至0.03以下,或者加入比鉻和碳親和力更大的元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻,再如當(dāng)高硬度與耐磨性成為主要要求時(shí),我們可以在增加鋼的含碳量的同時(shí)適當(dāng)?shù)靥岣吆t量,做到既滿足硬度與耐磨性的要求,又兼顧定的耐腐蝕功能,工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼,含碳量雖高達(dá)0.850.95,
41、由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了,所以仍保證了耐腐蝕的要求。 總的來講,目前工業(yè)中獲得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的,大多數(shù)不銹鋼的含碳量在0.10.4之間,耐酸鋼則以含碳0.10.2的居多。含碳量大于0.4的不銹鋼僅占鋼號(hào)總數(shù)的一小部分,這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)使用條件下,不銹鋼總是以耐腐蝕為主要目的。此外,較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求,如易于焊接及冷變形等。 3、鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來的 鎳是優(yōu)良的耐腐蝕材料,也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素,但低碳鎳鋼要獲得純奧氏體組織,含鎳量要達(dá)到24;而只有含鎳27時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐腐蝕性能顯著改變。所
42、以鎳不能單獨(dú)構(gòu)成不銹鋼。但是鎳與鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí),含鎳的不銹鋼卻具有許多可貴的性能。 基于上面的情況可知,鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用,在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生變化,從而使不銹鋼的耐腐蝕性能及工藝性能獲得某些改善。 4、錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳 鉻鎳奧氏體鋼的優(yōu)點(diǎn)雖然很多,但近幾十年來由于鎳基耐熱合金與含鎳20以下的熱強(qiáng)鋼的大量發(fā)展與應(yīng)用,以及化學(xué)工業(yè)日益發(fā)展對(duì)不銹鋼的需要量越來越大,而鎳的礦藏量較少且又集中分布在少數(shù)地區(qū),因此在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不銹鋼與許多其他合金領(lǐng)域(如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強(qiáng)鋼等)中,特別是鎳的資源比較缺乏的國家,廣泛地開展了節(jié)
43、鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐,在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。 錳對(duì)于奧氏體的作用與鎳相似。但說得確切一些,錳的作用不在于形成奧氏體,而是在于它降低鋼的臨界淬火速度,在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)定性,抑制奧氏體的分解,使高溫下形成的奧氏體得以保持到常溫。在提高鋼的耐腐蝕性能方面,錳的作用不大,如鋼中的含錳量從0到104%變化,也不使鋼在空氣與酸中的耐腐蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大,形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低,所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等),但它們不
44、能作為不銹鋼使用。錳在鋼中穩(wěn)定奧氏體的作用約為鎳的二分之一,即2的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體,并且作用的程度比鎳還要大。例如,欲使含18鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織,以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼,目前已在工業(yè)中獲得應(yīng)用,有的已成功地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。 5、不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。 6、鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。 7、其他元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響 以上主要的九種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響,除這些元素對(duì)不銹鋼性能與組織影響較大的元素以外,不銹鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素,如硅、硫、磷等也有的是為了某些特
45、定的目的而加入的,如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐腐蝕性能這一主要性質(zhì)來說,這些元素相對(duì)于已討論的九種元素,都是非主要方面的,雖然如此,但也不能完全忽略,因?yàn)樗鼈儗?duì)不銹鋼的性能與組織同樣也發(fā)生影響。 硅是形成鐵素體的元素,在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。 鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多,這是因?yàn)殁挼膬r(jià)格高及其在其它方面(如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等)有著更重要的用途。在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多,常用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼(含1.2-1.8鈷)加鈷,目的并不在于提高耐腐蝕性能而在于提高硬度,因?yàn)檫@種不銹鋼的主要用途是制造切片機(jī)械刃具、剪刀及手術(shù)刀片等。
46、硼高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加0005硼,可使在沸騰的65醋酸中的耐腐蝕性能提高。加微量的硼(0.00060.0007)可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體,使奧氏體鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的傾向增大,但含有較多的硼(0506)時(shí),反而可防止熱裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)含有0506的硼時(shí),形成奧氏體硼化物兩相組織,使焊縫的熔點(diǎn)降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區(qū)時(shí),母材在冷卻時(shí)產(chǎn)生的張應(yīng)力,由處于液態(tài)固態(tài)的焊縫金屬承受,此時(shí)是不致引起裂縫的,即使在近縫區(qū)形成了裂紋,也可以為處于液態(tài)固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。 磷在一般不銹鋼中都是
47、雜質(zhì)元素,但其在奧氏體不銹鋼中的危害性不像在一般鋼中那樣顯著,故含量可允許高一些,如有的資料提出可達(dá)006,以利于冶煉控制。個(gè)別的含錳的奧氏體鋼的含磷量可達(dá)006(如2Crl3NiMn9鋼)以至0.08(如Cr14Mnl4Ni鋼)。利用磷對(duì)鋼的強(qiáng)化作用,也有加磷作為時(shí)效硬化不銹鋼的合金元素,PH1710P鋼(含025磷)乃PHHNM鋼(含030磷)等。 硫和硒在一般不銹鋼中也是常有雜質(zhì)元素。但向不銹鋼中加0204的硫,可提高不銹鋼的切削性能,硒也具有同樣的作用。硫和硒提高不銹鋼的切削性能,是因?yàn)樗鼈兘档筒讳P鋼的韌性,例如一般188鉻鎳不銹鋼的沖擊值可達(dá)30公斤/厘米2。含031硫的188鋼(0
48、084C、1815Cr、925Ni)的沖擊值為18公斤/平方厘米;含0。22硒的188鋼(0094C、184Cr、9Ni)的沖擊值為324公斤/平方厘米。硫與硒均降低不銹鋼的耐腐蝕性能,所以實(shí)際應(yīng)用它們作為不銹鋼的合金化元素的很少。 稀土元素稀土元素應(yīng)用于不銹鋼,目前主要在于改善工藝性能方面。如向Crl7Ti鋼和Cr17Mo2Ti鋼中加少量的稀土元素,可以消除鋼錠中因氫氣引起的氣泡和減少鋼坯中的裂紋。奧氏體和奧氏體鐵素體不銹鋼中加00205的稀土元素(鈰鑭合金),可顯著改善鍛造性能。曾有一種含195%鉻、23鎳以及鉬銅錳的奧氏體鋼,由于熱加工工藝性能在過去只能生產(chǎn)鑄件,加稀土元素后則可軋制成各
49、種型材。09中國主要不銹鋼牌號(hào)最新國家標(biāo)準(zhǔn)09中國主要不銹鋼牌號(hào)最新國家標(biāo)準(zhǔn) No 中國GB 日本 JIS 美國 韓國 KS 歐盟BS EN 印度 IS 澳大利亞AS 中國臺(tái)灣 CNS 舊牌號(hào) 新牌號(hào)(07.10) ASTM UNS 奧氏體不銹鋼 1 1Cr17Mn6Ni5N 12Cr17Mn6Ni5N SUS201 201 S20100 STS201 1.4372 10Cr17Mn6Ni4N20 201-2 201 2 1Cr18Mn8Ni5N 12Cr18Mn9Ni5N SUS202 202 S20200 STS202 1.4373 - 202 3 1Cr17Ni7 12Cr17Ni7 S
50、US301 301 S30100 STS301 1.4319 10Cr17Ni7 301 301 4 0Cr18Ni9 06Cr19Ni10 SUS304 304 S30400 STS304 1.4301 07Cr18Ni9 304 304 5 00Cr19Ni10 022Cr19Ni10 SUS304L 304L S30403 STS304L 1.4306 02Cr18Ni11 304L 304L 6 0Cr19Ni9N 06Cr19Ni10N SUS304N1 304N S30451 STS304N1 1.4315 - 304N1 304N1 7 0Cr19Ni10NbN 06Cr19Ni
51、9NbN SUS304N2 XM21 S30452 STS304N2 - - 304N2 304N2 8 00Cr18Ni10N 022Cr19Ni10N SUS304LN 304LN S30453 STS304LN - - 304LN 304LN 9 1Cr18Ni12 10Cr18Ni12 SUS305 305 S30500 STS305 1.4303 - 305 305 10 0Cr23Ni13 06Cr23Ni13 SUS309S 309S S30908 STS309S 1.4833 - 309S 309S 11 0Cr25Ni20 06Cr25Ni20 SUS310S 310S S3
52、1008 STS310S 1.4845 - 310S 310S 12 0Cr17Ni12Mo2 06Cr17Ni12Mo2 SUS316 316 S31600 STS316 1.4401 04Cr17Ni12Mo2 316 316 13 0Cr18Ni12Mo3Ti 06Cr17Ni12Mo2Ti SUS316Ti 316Ti S31635 - 1.4571 04Cr17Ni12MoTi20 316Ti 316Ti 14 00Cr17Ni14Mo2 022Cr17Ni12Mo2 SUS316L 316L S31603 STS316L 1.4404 02Cr17Ni12M
53、o2 316L 316L 15 0Cr17Ni12Mo2N 06Cr17Ni12Mo2N SUS316N 316N S31651 STS316N - - 316N 316N 16 00Cr17Ni13Mo2N 022Cr17Ni13Mo2N SUS316LN 316LN S31653 STS316LN 1.4429 - 316LN 316LN 17 0Cr18Ni12Mo2Cu2 06Cr18Ni12Mo2Cu2 SUS316J1 - - STS316J1 - - 316J1 316J1 18 00Cr18Ni14Mo2Cu2 022Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J1L - - S
54、TS316J1L - - - 316J1L 19 0Cr19Ni13Mo3 06Cr19Ni13Mo3 SUS317 317 S31700 STS317 - - 317 317 20 00Cr19Ni13Mo3 022Cr19Ni13Mo3 SUS317L 317L S31703 STS317L 1.4438 - 317L 317L 21 0Cr18Ni10Ti 06Cr18Ni11Ti SUS321 321 S32100 STS321 1.4541 04Cr18Ni10Ti20 321 321 22 0Cr18Ni11Nb 06Cr18Ni11Nb SUS347 347 S34700 STS
55、347 1.4550 04Cr18Ni10Nb40 347 347 奧氏體-鐵素體型不銹鋼(雙相不銹鋼) 23 0Cr26Ni5Mo2 - SUS329J1 329 S32900 STS329J1 1.4477 - 329J1 329J1 24 00Cr18Ni5Mo3Si2 022Cr19Ni5Mo3Si2N SUS329J3L - S31803 STS329J3L 1.4462 - 329J3L 329J3L 鐵素體型不銹鋼 25 0Crl3Al 06Crl3Al SUS405 405 S40500 STS405 1.4002 04Cr13 405 405 26 - 022Cr11Ti S
56、UH409 409 S40900 STS409 1.4512 - 409L 409L 27 00Cr12 022Cr12 SUS410L - - STS410L - - 410L 410L 28 1Cr17 10Cr17 SUS430 430 S43000 STS430 1.4016 05Cr17 430 430 29 1Cr17Mo 10Cr17Mo SUS434 434 S43400 STS434 1.4113 - 434 434 30 - 022Cr18NbTi - - S43940 - 1.4509 - 439 439 31 00Cr18Mo2 019Cr19Mo2NbTi SUS444 444 S44400 STS444 1.4521 - 444 444 馬氏體型不銹鋼 32 1Cr12 12Cr12 SUS403 403 S40300 STS403 - - 403 403 33 1Cr13 12Cr13 SUS410 410 S41000 STS410 1.4006 12Cr13 410 410 34 2Cr13 20Cr13 SUS420J1 420 S42000 STS420J1 1.4021 20Cr13 420 420J1 35 3Cr13 30
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