第五章不銹鋼ppt課件

1、第一節(jié)第一節(jié) 鋼的耐蝕性鋼的耐蝕性第二節(jié)第二節(jié) 不銹耐蝕鋼不銹耐蝕鋼 不銹耐蝕鋼通常是不銹鋼耐大氣、不銹耐蝕鋼通常是不銹鋼耐大氣、蒸汽和水等弱蒸汽和水等弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼和耐酸鋼耐酸、堿、腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼和耐酸鋼耐酸、堿、鹽等強(qiáng)腐蝕介鹽等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼的統(tǒng)稱(chēng)。質(zhì)腐蝕的鋼的統(tǒng)稱(chēng)。 廣泛用于化工、廣泛用于化工、石油、衛(wèi)生、食品、石油、衛(wèi)生、食品、建筑、航空、原子建筑、航空、原子能等行業(yè)。能等行業(yè)。用硝酸酒精浸蝕碳鋼顯示用硝酸酒精浸蝕碳鋼顯示珠光體珠光體陽(yáng)極：陽(yáng)極：-Fe，低電位，低電位，F(xiàn)e元元素被氧化成素被氧化成Fe3+，組織凹陷；，組織凹陷；陰極：陰極：Fe3C，高電位，硝酸，高電位，硝酸

2、中的中的H+被復(fù)原成被復(fù)原成H2 。q 鋼的鈍化景象鋼的鈍化景象 電化學(xué)腐蝕的實(shí)例電化學(xué)腐蝕的實(shí)例1、電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)、電化學(xué)腐蝕的本質(zhì) 鋼在電解質(zhì)溶液中，由于本身微觀(guān)上的成分、組織鋼在電解質(zhì)溶液中，由于本身微觀(guān)上的成分、組織和應(yīng)力的不均勻，導(dǎo)致微區(qū)域間電極電位的差別，構(gòu)成和應(yīng)力的不均勻，導(dǎo)致微區(qū)域間電極電位的差別，構(gòu)成了微陽(yáng)極區(qū)和微陰極區(qū)，構(gòu)成原電池。了微陽(yáng)極區(qū)和微陰極區(qū)，構(gòu)成原電池。 電化學(xué)腐蝕機(jī)理電化學(xué)腐蝕機(jī)理2、電極極化曲線(xiàn)、電極極化曲線(xiàn) 實(shí)驗(yàn)研討證明：腐蝕開(kāi)場(chǎng)后，陰、陽(yáng)極的電位會(huì)發(fā)生實(shí)驗(yàn)研討證明：腐蝕開(kāi)場(chǎng)后，陰、陽(yáng)極的電位會(huì)發(fā)生變化，即向著電位差減小的方向變化。這種電極電位的變變化，

3、即向著電位差減小的方向變化。這種電極電位的變化稱(chēng)為極化。陽(yáng)極變正，陰極變負(fù)，電位差減少化稱(chēng)為極化。陽(yáng)極變正，陰極變負(fù)，電位差減少1陰極極化：通路后，陰極電位向負(fù)的方向變化。陰極極化：通路后，陰極電位向負(fù)的方向變化。緣由：耗費(fèi)電子的陰極過(guò)程受阻，使陰極的電子呵斥堆緣由：耗費(fèi)電子的陰極過(guò)程受阻，使陰極的電子呵斥堆積，升高了外表電荷密度，導(dǎo)致陰極電位變負(fù)。積，升高了外表電荷密度，導(dǎo)致陰極電位變負(fù)。右圖：右圖：腐蝕電池在腐蝕電池在電路接通后電路接通后陽(yáng)極、陰極陽(yáng)極、陰極的電位變化的電位變化2陽(yáng)極極化：通路后，陽(yáng)極電位向正的方向變化。陽(yáng)極極化：通路后，陽(yáng)極電位向正的方向變化。緣由：由于腐蝕過(guò)程中構(gòu)成有維

4、護(hù)作用的鈍化膜，妨礙緣由：由于腐蝕過(guò)程中構(gòu)成有維護(hù)作用的鈍化膜，妨礙了陽(yáng)極金屬和溶液的接觸，使金屬構(gòu)成離子的速度減慢，了陽(yáng)極金屬和溶液的接觸，使金屬構(gòu)成離子的速度減慢，因此降低了陽(yáng)極外表的電荷密度，升高了陽(yáng)極的電位。因此降低了陽(yáng)極外表的電荷密度，升高了陽(yáng)極的電位。3陽(yáng)極極化曲線(xiàn)：陽(yáng)極極化曲線(xiàn)： 常用的常用的FeFe、CrCr、NiNi、TiTi等金屬的陽(yáng)極極化過(guò)程等金屬的陽(yáng)極極化過(guò)程具有獨(dú)特的極化方式。具有獨(dú)特的極化方式。 隨著陽(yáng)極極化電流的隨著陽(yáng)極極化電流的升高，腐蝕電流不是均勻升高，腐蝕電流不是均勻的降低，而是先添加，然的降低，而是先添加，然后減少到最小，并堅(jiān)持這后減少到最小，并堅(jiān)持這個(gè)電

5、流經(jīng)一定的電位升高個(gè)電流經(jīng)一定的電位升高階段，然后電流再添加。階段，然后電流再添加。4極化曲線(xiàn)的運(yùn)用極化曲線(xiàn)的運(yùn)用 鋼在一個(gè)詳細(xì)介質(zhì)中如能鋼在一個(gè)詳細(xì)介質(zhì)中如能獲得有穩(wěn)定鈍化區(qū)的陽(yáng)極極化獲得有穩(wěn)定鈍化區(qū)的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)，那么當(dāng)陰極極化曲線(xiàn)交曲線(xiàn)，那么當(dāng)陰極極化曲線(xiàn)交于鈍化區(qū)時(shí)，如圖中線(xiàn)的交于鈍化區(qū)時(shí)，如圖中線(xiàn)的交點(diǎn)點(diǎn)E E，這時(shí)的腐蝕電流為，這時(shí)的腐蝕電流為I I最小，最小，鋼將很耐蝕。鋼將很耐蝕。 同理，同理，A A點(diǎn)的腐蝕電流點(diǎn)的腐蝕電流I I較較大，鋼易腐蝕。大，鋼易腐蝕。 極化作用對(duì)提高金屬的耐蝕性意義很大。一切加強(qiáng)陽(yáng)極化作用對(duì)提高金屬的耐蝕性意義很大。一切加強(qiáng)陽(yáng)極極化或陰極極化的要素，

6、都提高金屬的耐蝕性。在不極極化或陰極極化的要素，都提高金屬的耐蝕性。在不銹鋼的研討開(kāi)展中，使鋼的陽(yáng)極相具有好的鈍化性能，銹鋼的研討開(kāi)展中，使鋼的陽(yáng)極相具有好的鈍化性能，并調(diào)理陰極相，使之極化曲線(xiàn)交于鈍化區(qū)，這是鋼即獲并調(diào)理陰極相，使之極化曲線(xiàn)交于鈍化區(qū)，這是鋼即獲得很高的耐蝕性。得很高的耐蝕性。3、電化學(xué)腐蝕的類(lèi)型、電化學(xué)腐蝕的類(lèi)型P79 1普通腐蝕：又稱(chēng)均勻腐蝕或延續(xù)腐蝕。這種腐蝕易辨普通腐蝕：又稱(chēng)均勻腐蝕或延續(xù)腐蝕。這種腐蝕易辨別，普通不易帶來(lái)危險(xiǎn)的失效事故。別，普通不易帶來(lái)危險(xiǎn)的失效事故。2晶界腐蝕：普通，晶界較晶內(nèi)具有較大的活性。當(dāng)晶晶界腐蝕：普通，晶界較晶內(nèi)具有較大的活性。當(dāng)晶界分布

7、有夾雜物和偏聚有溶質(zhì)原子時(shí)，晶界的電位進(jìn)一界分布有夾雜物和偏聚有溶質(zhì)原子時(shí)，晶界的電位進(jìn)一步降低，晶界與晶內(nèi)的電位差加大，這時(shí)那么會(huì)引起晶步降低，晶界與晶內(nèi)的電位差加大，這時(shí)那么會(huì)引起晶界的深腐蝕。界的深腐蝕。3點(diǎn)腐蝕：又稱(chēng)孔蝕，是不銹鋼的鈍化膜部分破壞引起。點(diǎn)腐蝕：又稱(chēng)孔蝕，是不銹鋼的鈍化膜部分破壞引起。4應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果，即鋼內(nèi)裂應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)共同作用的結(jié)果，即鋼內(nèi)裂紋尖端處陽(yáng)極溶解時(shí)促進(jìn)了裂紋的構(gòu)成和擴(kuò)展。紋尖端處陽(yáng)極溶解時(shí)促進(jìn)了裂紋的構(gòu)成和擴(kuò)展。5氫脆：鋼處于張應(yīng)力形狀時(shí)，由于腐蝕吸收陰極的析氫氫脆：鋼處于張應(yīng)力形狀時(shí)，由于腐蝕吸收陰極的析氫而產(chǎn)生的破裂

8、。而產(chǎn)生的破裂。 1 1獲得穩(wěn)定鈍化區(qū)的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)；獲得穩(wěn)定鈍化區(qū)的陽(yáng)極極化曲線(xiàn)； 2 2提高不銹鋼基體的電極電位；提高不銹鋼基體的電極電位； 3 3使鋼具有單相組織，減少微電池的數(shù)量；使鋼具有單相組織，減少微電池的數(shù)量； 4 4使鋼外表獲得穩(wěn)定的外表維護(hù)膜。使鋼外表獲得穩(wěn)定的外表維護(hù)膜。q 合金元素對(duì)鋼鈍化的影響合金元素對(duì)鋼鈍化的影響 提高鋼的耐蝕性的途徑提高鋼的耐蝕性的途徑 合金元素的作用合金元素的作用 1 1CrCr：構(gòu)成：構(gòu)成FeFe、CrCr復(fù)合氧化膜，降低腐蝕電流。復(fù)合氧化膜，降低腐蝕電流。2 2NiNi：能促進(jìn)單相奧氏體的構(gòu)成，顯著提高鋼在非氧化：能促進(jìn)單相奧氏體的構(gòu)成，顯著提

9、高鋼在非氧化性硫酸中性硫酸中的耐蝕性。的耐蝕性。3Mn：能顯著提高鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。：能顯著提高鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。4Mo：構(gòu)成含：構(gòu)成含Mo鈍化膜，在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中具有很高鈍化膜，在許多強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中具有很高的穩(wěn)定性，還能防止氯離子對(duì)膜的點(diǎn)腐蝕。的穩(wěn)定性，還能防止氯離子對(duì)膜的點(diǎn)腐蝕。5Pt：提高不銹鋼在硫酸中的耐蝕性；：提高不銹鋼在硫酸中的耐蝕性；6Mo、Cu、Ni的混合添加的混合添加 為了闡明不銹鋼的實(shí)踐成分和所得到組織的關(guān)系，人為了闡明不銹鋼的實(shí)踐成分和所得到組織的關(guān)系，人們制成了鉻當(dāng)量【們制成了鉻當(dāng)量【CrCr】- -鎳當(dāng)量【鎳當(dāng)量【NiNi】圖?！繄D。 鋼中鐵素體構(gòu)成元素鋼中鐵

10、素體構(gòu)成元素CrCr、MoMo、SiSi、TiTi、NbNb等折合成等折合成CrCr的作用，奧氏體構(gòu)成元素的作用，奧氏體構(gòu)成元素NiNi、MnMn、CuCu等折合成等折合成NiNi的作用。的作用。根據(jù)當(dāng)量計(jì)算式算出當(dāng)量數(shù)，在圖中求得其交點(diǎn)，根據(jù)交根據(jù)當(dāng)量計(jì)算式算出當(dāng)量數(shù)，在圖中求得其交點(diǎn)，根據(jù)交點(diǎn)所在相區(qū)，確定鋼的相組成。點(diǎn)所在相區(qū)，確定鋼的相組成。q 不銹鋼組織圖不銹鋼組織圖不銹鋼按其正火組織不同分為五類(lèi)：不銹鋼按其正火組織不同分為五類(lèi)： 馬氏體型；馬氏體型； 鐵素體型；鐵素體型； 奧氏體型；奧氏體型； 雙相型；雙相型； 沉淀硬化型；沉淀硬化型；( (奧氏體型不銹鋼約占不銹鋼總產(chǎn)量的奧氏體型

11、不銹鋼約占不銹鋼總產(chǎn)量的7070) )q 不銹鋼組織圖不銹鋼組織圖 馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼 碳碳0.1%1.0%，鉻，鉻12%18%。此類(lèi)鋼只在氧化。此類(lèi)鋼只在氧化性性介質(zhì)中介質(zhì)中(如大氣、海水、氧化性酸如大氣、海水、氧化性酸)耐蝕，而在非氧化性耐蝕，而在非氧化性介質(zhì)中介質(zhì)中(如鹽酸、堿溶液等如鹽酸、堿溶液等)耐蝕性很低；鋼的耐蝕性隨耐蝕性很低；鋼的耐蝕性隨鉻含量的降低和碳含量的添加而降低，鋼的強(qiáng)度、硬度鉻含量的降低和碳含量的添加而降低，鋼的強(qiáng)度、硬度和耐磨性那么隨碳的添加而改善。和耐磨性那么隨碳的添加而改善。 常見(jiàn)的有：低、中碳的常見(jiàn)的有：低、中碳的Cr13型如型如1Cr13、2Cr13、

12、3 C r 13 、 4 C r 1 3 和 高 碳 和 高 碳 C r 1 8 型 如型 如 9 C r 1 8 、9Cr18MoV。 碳含量碳含量0.15%0.15%、鉻含量、鉻含量12123030，耐蝕性?xún)?yōu)于馬氏，耐蝕性?xún)?yōu)于馬氏體不銹鋼。體不銹鋼。CrCr是鐵素體構(gòu)成元素，致使此類(lèi)鋼從室溫到高是鐵素體構(gòu)成元素，致使此類(lèi)鋼從室溫到高溫溫10001000左右均為單相鐵素體；塑性加工、切削加工左右均為單相鐵素體；塑性加工、切削加工和焊接性較優(yōu)。主要用于對(duì)耐蝕性和抗氧化性有較高要求和焊接性較優(yōu)。主要用于對(duì)耐蝕性和抗氧化性有較高要求的零件，如耐硝酸、磷酸構(gòu)造和抗氧化構(gòu)造。的零件，如耐硝酸、磷酸構(gòu)造

13、和抗氧化構(gòu)造。 常見(jiàn)的鐵素體不銹鋼有常見(jiàn)的鐵素體不銹鋼有0Cr130Cr13、1Cr171Cr17、1Cr281Cr28等。等。 鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼 在在Cr18Ni8(18-8)根底上開(kāi)展起來(lái)的，低碳根底上開(kāi)展起來(lái)的，低碳(0.12)、高鉻高鉻(1725)和較高鎳和較高鎳(829) ；此類(lèi)鋼具有最；此類(lèi)鋼具有最佳的耐蝕性，但相應(yīng)地價(jià)錢(qián)也較高；優(yōu)良的低溫韌性、高佳的耐蝕性，但相應(yīng)地價(jià)錢(qián)也較高；優(yōu)良的低溫韌性、高的加工硬化才干、耐熱性和無(wú)磁性，其冷塑性加工性和焊的加工硬化才干、耐熱性和無(wú)磁性，其冷塑性加工性和焊接性能較好。接性能較好。 以以Cr18Ni8普通型奧氏體不銹鋼用量最大，牌號(hào)有普

14、通型奧氏體不銹鋼用量最大，牌號(hào)有1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及及0Cr18Ni9等。等。 奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼 研討闡明當(dāng)不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩相構(gòu)成的研討闡明當(dāng)不銹鋼是由奧氏體和鐵素體兩相構(gòu)成的復(fù)相資料時(shí)其中鐵素體占復(fù)相資料時(shí)其中鐵素體占(520)%，不僅抑制了奧氏，不僅抑制了奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕抗力差的缺陷，而且還具有提高抗晶間體不銹鋼應(yīng)力腐蝕抗力差的缺陷，而且還具有提高抗晶間腐蝕性能及焊縫熱裂性的作用。腐蝕性能及焊縫熱裂性的作用。 0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、1Cr18Mn10Ni5Mo3Si2等等都屬于雙相不銹鋼。都屬于雙相不銹鋼。 雙相不銹鋼雙相不銹鋼 這類(lèi)鋼含這類(lèi)鋼含NiNi較低，經(jīng)熱處置可構(gòu)成不穩(wěn)定的奧氏體甚較低，經(jīng)熱處置可構(gòu)成不穩(wěn)定的奧氏體甚至馬氏體，經(jīng)時(shí)效可沉淀析出金屬間化物例如至馬氏體，經(jīng)時(shí)效可沉淀析出金屬間化物例如Ni3AlNi3Al、Ni3NbNi3Nb等使資料強(qiáng)化而不失其耐蝕性，其強(qiáng)度可到達(dá)等使資料強(qiáng)化而不失其耐蝕性，其強(qiáng)度可到達(dá) (12501600)MPa(12501600)MPa。因此這類(lèi)鋼主要用作要求高強(qiáng)