不銹鋼金屬材料基本知識

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不銹鋼金屬材料基本知識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。實際應(yīng)用中，常將耐。實際應(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，以滿足各種用途對不銹鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。鋼組織和性能的要求。化學(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，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。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機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，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有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的wC0.08%，鋼號中標(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，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，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。與奧氏體不銹鋼相比，強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：強度高，但塑性和可焊性較差。 v馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、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、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。 不銹鋼的標(biāo)識方法不銹鋼的標(biāo)識方法 鋼的編號和表示方法鋼的編號和表示方法用國際化學(xué)元素符號和本國的符號來表示化學(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，只表示用途。 我國的編號規(guī)則 采用元素符號 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)會是用三位數(shù)字來標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級的可鍛不銹鋼的。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 v4-1分級分類： 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 v分級分類： 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）： vY級：國際先進水平 I級：國際一般水平 H級：國內(nèi)先進水平 v國標(biāo) vGB1220-84 不銹棒材（I級） GB4241-84 不銹焊接盤園（H級） vGB4356-84 不銹焊接盤園（I級） GB1270-80 不銹管材（I級） vGB12771-91 不銹焊管（Y級） GB3280-84 不銹冷板（I級） vGB4237-84 不銹熱板（I級） GB4239-91 不銹冷帶（I級） 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，既有足夠的強度，又有極好的塑性同時硬度也不高，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，其抗拉強度、屈服強度和硬度，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，同時在高溫時雙有足夠的強度即熱強性。 碳的影響：碳在奧氏體不銹鋼中是強烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴大奧氏體區(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，通過固溶強化可顯著提高奧氏體不

11、銹鋼的強度.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. 合金元素對材料性能的影響合金元素對材料性能的影響 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質(zhì)作用下，鉻促進了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果.1鉻對組織的影響：在奧氏體不銹鋼中，鉻是強烈形成并穩(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，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一步擴大，鉬的作用主要是提高鋼在還原性介質(zhì)(比H2SO4,H3PO4,以及一些有機酸和尿素環(huán)境)的耐蝕性，并提高鋼的耐點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 指在各種強烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。 點腐蝕

14、 點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，村料由于腐蝕而逐漸變薄，甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(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，因為，這種腐蝕通?？梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預(yù)測它。 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。型紋的形成和擴展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(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，而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋，當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴展至其一深度時（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)組織也會向馬氏體轉(zhuǎn)化，進而磁性變大。 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 ： 作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強度和機械特性；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)鋼號對照表國內(nèi)不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)鋼號對照表 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 不銹鋼鋼號國內(nèi)外牌號對照及所用焊不銹鋼鋼號國內(nèi)外牌號對照及所用焊條牌號條牌號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