冷軋不銹鋼的基礎(chǔ)知識及生產(chǎn)流程課件

1、不銹鋼基礎(chǔ)知識一、不銹鋼的定義不銹鋼的狹義定義：是指在大氣中不容易生銹的鋼；不銹鋼的廣義定義：是指在特定條件下的酸、堿、鹽中耐腐蝕的鋼。通常稱不銹鋼是鉻含量為12%以上的鐵基合金。不銹鋼在石油化工、原子能、輕工、紡織、食品、家用器械、電器、汽車等方面應(yīng)用廣泛。 二、不銹鋼的分類不銹鋼的分類方法較多，但人們習(xí)慣按其組織特點(diǎn)進(jìn)行分類，按此方法可將不銹鋼分成以下五大類： 1、奧氏體不銹鋼 4、雙相不銹鋼2、鐵素體不銹鋼 5、沉淀硬化不銹鋼 3、馬氏體不銹鋼二、不銹鋼的分類 不銹鋼組織分類圖二、不銹鋼的分類1、奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼為面心立方結(jié)構(gòu)的奧氏體組織。工業(yè)牌號可分為Cr-Ni和Cr-Ni-M

2、n-N兩大類型。在正常熱處理條件下，鋼的基體組織為奧氏體，在不恰當(dāng)熱處理或不同受熱狀態(tài)下，在奧氏體基體中有可能存在少量的碳化物及鐵素體組織。奧氏體不銹鋼不能通過熱處理方法改變它的力學(xué)性能，只能采用冷變形的方式進(jìn)行強(qiáng)化?？梢酝ㄟ^加入鉬、銅、硅等合金化元素的方法得到適用于各種使用條件的不同鋼種，如316L、304Cu等。無磁性、良好的低溫性能、易成型性和可焊性是這類鋼種的重要特性。二、不銹鋼的分類2、鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼為體心立方結(jié)構(gòu)的鐵素體組織，不能采用熱處理方法改變它的組織結(jié)構(gòu)。鐵素體不銹鋼具有強(qiáng)磁性、易于成型、耐應(yīng)力銹蝕、耐點(diǎn)蝕等特點(diǎn)。根據(jù)鋼中的碳、氮含量可將鐵素體不銹鋼分成高純鐵素體不

3、銹鋼（如409L）和普通鐵素體不銹鋼（如430）兩大類。 3、馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼淬火后可以得到馬氏體組織。具有高強(qiáng)度和高硬度，通過熱處理可以調(diào)整鋼的力學(xué)性能。馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性比奧氏體及鐵素體稍差。 二、不銹鋼的分類4、雙相不銹鋼 雙相不銹鋼通常由奧氏體和鐵素體兩相組織構(gòu)成。兩相比例可以通過合金成分和熱處理條件的改變加以調(diào)整。這類鋼屈服強(qiáng)度高、耐點(diǎn)蝕、耐應(yīng)力腐蝕，易于成型和焊接。 5、沉淀硬化不銹鋼沉淀硬化不銹鋼按其組織可分成馬氏體沉淀硬化不銹鋼（以0Crl7Ni4Cu4Nb為代表），半奧氏體沉淀硬化不銹鋼（以O(shè)Crl7Ni7Al 和OCrl5Ni25Ti2MoVB為代表）和奧氏體加

4、鐵素體沉淀硬化不銹鋼（以PH55A、B、C為例）。這種類型的不銹鋼可借助于熱處理工藝調(diào)整其性能，使其在鋼的成型、設(shè)備制造過程中處于易加工和易成型的組織狀態(tài)。半奧氏體沉淀硬化不銹鋼通過馬氏體相變和沉淀硬化，奧氏體、馬氏體沉淀硬化不銹鋼通過沉淀硬化處理使其具有高的強(qiáng)度和良好的韌性。這類鋼的鉻含量在17%左右，加之含有鎳、鉬等元素，因此，除具有足夠的不銹性外，其耐蝕性接近于18-8型奧氏體不銹鋼。 類別執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)主要化學(xué)成分類似標(biāo)準(zhǔn)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)寶新標(biāo)準(zhǔn)CSiMnPSNiCr其它中國標(biāo)準(zhǔn)美國標(biāo)準(zhǔn)JIS%GBASTM/AISI奧氏體系列SUS3040.081.002.000.0450.0308.00-10

5、.518.0-20.00Cr18Ni9304SUS304Cu0.081.002.000.0450.0308.00-10.518.0-20.0Cu 0.75-1.25SUS304Ni90.081.002.000.0450.0309.00-10.518.0-20.0SUS304L0.031.002.000.0450.0309.00-13.018.0-20.000Cr19Ni10304LSUS3160.081.002.000.0450.03010.0-14.016.0-18.0Mo 2.0-3.00Cr17Ni12Mo2316SUS316L0.031.002.000.0400.03012.0-15.

6、016.0-18.0Mo 2.0-3.000Cr17Ni14Mo20.030.752.000.0450.03010.0-14.016.0-18.0Mo 2.0-3.0316LSUS3210.081.002.000.0450.0309.00-13.0017.0-19.0Ti5xC%以上0Cr18Ni10Ti321SUS3010.151.002.000.0450.0306.00-8.0016.0-18.01Cr17Ni7301SUS301L0.0301.002.000.0450.0306.00-8.0016.0-18.0N0.20鐵素體系列SUH409L0.031.001.000.0400.030

7、-10.5-11.75Ti 6xC%SUS4300.120.751.000.0400.030-16.0-18.01Cr17430SUS436L0.0251.001.000.0400.030-16.0-19.0Mo 0.75-1.50Ti Nb Zr 8x(C%+N%)-0.80 00Cr17Mo4360.071.001.000.0400.030-17.0-19.0Ti 0.2+4*(C+N)- 1.10 439SUS4440.0251.001.000.0400.030-17.0-20.0Mo 1.75-2.50 Ti Nb Zr 8x(C%+N%)-0.80 00Cr18Mo2馬氏體系列SUS

8、420J20.26-0.401.001.000.0400.030-12.0-14.03Cr13420三、常見鋼種化學(xué)成分和牌號對照表4 產(chǎn)品特性及用途鋼種特性用途SUS304用途廣泛，具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強(qiáng)度和機(jī)械性能，沖壓彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象，無磁性家庭用品（1、2類餐具）、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、鍋爐、浴缸、汽車配件、醫(yī)療器具、建材、化學(xué)、食品工業(yè)、農(nóng)業(yè)、船舶部件SUS304Cu由于加入Cu,改善了成型性，有利于深加工，特別是深沖加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304Ni9由于提高Ni含量,改善了成型性，有利于深加工，特別是深沖加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SU

9、S304L碳含量比SUS304低，耐晶間腐蝕性能優(yōu)越，用于焊接后難以進(jìn)行熱處理的部件類。需要較高耐腐蝕性的化學(xué)、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)部門的設(shè)備、建筑材料、耐熱部件和難以進(jìn)行熱處理的部件。SUS316比SUS304更耐海水和其他溶劑腐蝕，高溫強(qiáng)度特別好，可在苛刻的條件下使用，加工硬化性好，無磁性海水、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料生產(chǎn)設(shè)備、照相、食品工業(yè)、沿海設(shè)施SUS316L碳含量比SUS316低,耐晶間腐蝕性比SUS316好，高溫強(qiáng)度稍差，可在苛刻的條件下使用，加工硬化性好，無磁性海水用設(shè)備、化學(xué)、染料、造紙、草酸、肥料生產(chǎn)設(shè)備、照相、食品工業(yè)、沿海設(shè)施，鐵別適用于機(jī)械及化工工業(yè)設(shè)備SUS321添加

10、Ti含量，耐晶間腐蝕性好、耐熱性，高溫強(qiáng)度及高溫抗氧化性良好，加工性、焊接性能良好，不推薦用于表面裝飾件耐熱材料，汽車、飛行器排氣管管路，鍋爐爐蓋、管道，化學(xué)裝置、熱交換器、噴氣發(fā)動機(jī)、高壓鍋SUS301Cr、Ni含量低于304，通過冷軋加工后強(qiáng)度及硬度提高。冷軋后帶有一定磁性列車、航空器、車輛、彈簧SUS301L在301的基礎(chǔ)上降低C的含量，從而改善了晶間腐蝕。添加N，彌補(bǔ)C含量降低而引起的強(qiáng)度下降列車車輛結(jié)構(gòu)及外部裝飾SUH409L加工性能、焊接性能良好，高溫抗氧化性能良好，能夠承受的溫度范圍從室溫直到575C廣泛用于汽車尾氣排氣系統(tǒng)SUS410L與409L相比，含鉻高0.5%，在常溫下含

11、有少量馬氏體組織，屈服強(qiáng)度、硬度較高，延伸率較低；不含Ti，與SUH409L鋼種相比表面質(zhì)量較好，但焊接性能稍差。 SUS410L鋼種主要用于汽車排氣系統(tǒng)部件、冷藏集裝箱內(nèi)襯、西餐刀具、餐具等。由于SUS410L鋼種的機(jī)械性能接近于SUS430鋼種，在耐蝕性要求不高的某些場合可替代SUS430使用。SUS430典型的鐵素體不銹鋼，熱膨脹率低，成型性及耐氧化性好耐熱器具、燃燒器、家電產(chǎn)品、2類餐具、廚房設(shè)備、裝飾物及建筑裝飾品SUS436L因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蝕性、加工性、焊接性等優(yōu)秀，極高度抗汽車尾氣冷凝物性能汽車排氣管、電磁爐鍋具439由于Ti穩(wěn)定元素的加入和C的降低，焊接后熱影響

12、區(qū)耐晶間腐蝕和點(diǎn)蝕的能力加強(qiáng)。高溫氧化性能增加。耐全面腐蝕能力稍有增加由于良好的焊接性、耐蝕性和高溫氧化性，其2B、HL產(chǎn)品普遍應(yīng)用在汽車排氣管部件、電梯面板、家用電器、水槽等。SUS444因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蝕性、加工性、焊接性等優(yōu)秀，與SUS316相比應(yīng)力耐蝕和點(diǎn)蝕性能更好熱水器、水箱、汽車排氣管SUS420J2淬火后強(qiáng)度硬度高，用于高強(qiáng)度機(jī)械性質(zhì)的部件材料。刀具、管嘴、閥門、板尺、餐具三、常見鋼種特性及用途四、不銹鋼的生產(chǎn)工藝四、不銹鋼的生產(chǎn)工藝退火為了使不銹鋼材獲得較佳的使用性能或為不銹鋼材用戶進(jìn)行不銹鋼冷、熱加工創(chuàng)造必要的條件，不銹鋼材在出廠前一般需進(jìn)行退火熱處理（固熔處理

13、）?？煞譃檫B續(xù)式退火爐及罩式退火爐 四、不銹鋼的生產(chǎn)工藝酸洗酸洗的目的是去掉熱軋及退火過程中在鋼帶表面形成的鐵鱗，即氧化層。除此之外，酸洗另一個目的是對不銹鋼表面進(jìn)行鈍化處理，提高鋼板耐蝕性。酸洗可分為熱卷酸洗、冷卷酸洗 四、不銹鋼的生產(chǎn)工藝?yán)滠埡穸?、板形、表面十二輥軋機(jī)、二十輥森吉米爾整體式可逆冷軋機(jī) 、二十輥四立柱可逆式冷軋機(jī)平整：小壓下量軋制，與冷軋不同。多為二輥可逆冷軋機(jī)。四、不銹鋼的生產(chǎn)工藝精整分條：切邊、分定尺寬條、分卷橫切：切邊、矯直、切定尺板重卷：切邊、分卷拉矯：拉伸、矯直、切邊、分卷 寶新公司積極采用當(dāng)今世界先進(jìn)、成熟、可靠的工藝裝備，主體設(shè)備均由世界上知名的設(shè)備設(shè)計、制造廠

14、商提供五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備由德國LOI公司提供 ，是國內(nèi)第一條用于生產(chǎn)鉻系（即400系列）不銹鋼冷軋鋼帶的先進(jìn)設(shè)備。五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備六座全氫保護(hù)氣氛罩式退火爐（BAF）熱、冷帶退火酸洗機(jī)組（ 1#APL ）、冷帶退火酸洗機(jī)組（2#APL）由法國DMS總包，電器由ABB提供 。裝備可靠，控制技術(shù)先進(jìn)，退火溫度波動范圍在10，確保了產(chǎn)品性能的穩(wěn)定；酸洗工藝采用中性鹽電解法，確保了產(chǎn)品的表面質(zhì)量。五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備由法國DMS提供，設(shè)備可靠，操作方便，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。投放市場的BA產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到日新制鋼水平。立式全氫保護(hù)氣氛連續(xù)光亮退火機(jī)組（ BAL ）五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備電器分別由東芝、A

15、LSTOM、ABB提供，運(yùn)行可靠，控制技術(shù)先進(jìn)，板形和厚度精度高，適宜于生產(chǎn)高精度的冷軋不銹鋼產(chǎn)品。該機(jī)組中的軋制油回收技術(shù)獲二項國家專利；另有鐵素體不銹鋼軋制技術(shù)發(fā)明專利正在實(shí)質(zhì)審查之中。十二輥冷軋機(jī)組 (1#CRM)，日本三菱重工提供；二十輥森吉米爾軋機(jī)（2#CRM），法國DMS提供；二十輥四立柱軋機(jī)（3#CRM），德國SUNDWIG提供五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備1#修磨拋光機(jī)組（1#CGL）由日本日新工機(jī)提供，所產(chǎn)研磨品質(zhì)量穩(wěn)定，廣泛用于國內(nèi)優(yōu)質(zhì)電梯、家電等行業(yè)。其中一項研磨板生產(chǎn)技術(shù)已申報國家發(fā)明專利。2#修磨拋光機(jī)組（2#CGL）由美國法塔公司提供，主要用于粗修磨。運(yùn)行正常后，寶新BA板產(chǎn)

16、量將有較大幅度的提升。 五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備平整機(jī)組（SPM）由日本宇部興產(chǎn)提供，為濕式平整法；現(xiàn)經(jīng)德國SUNDWIG進(jìn)行改造，為干式平整法。 張力拉矯機(jī)組（TLL）由德國SUNDWIG提供，為寶新產(chǎn)品優(yōu)良的板形質(zhì)量提供了進(jìn)一步的保障。五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備橫切機(jī)組（ CTL ）縱切機(jī)組（ STL ）由西重所總承包 ，主體設(shè)備從國外引進(jìn)。 該兩條機(jī)組包含寶新公司兩項專利技術(shù)，并曾于2000年榮獲國家科技進(jìn)步二等獎。五、不銹鋼的生產(chǎn)設(shè)備不銹鋼常見表面加工等級等級特征及用途NO.1熱軋后施以熱處理及酸洗處理的表面。一般用于冷軋材料，工業(yè)用槽罐、化學(xué)工業(yè)裝置等。NO.2D經(jīng)冷軋后施以熱處理及酸洗得到的

17、無光澤冷軋產(chǎn)品。用于汽車零件、建筑材料、管類等。NO.2BNO.2D經(jīng)過調(diào)質(zhì)軋制后的產(chǎn)品，光澤度和平坦度比NO.2D表面好。采用改善機(jī)械性能的表面處理后，幾乎滿足所有用途。NO.3100120號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，具有不連續(xù)的粗紋。用于建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品及廚房設(shè)備等。NO.4用150180號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，具有不連續(xù)的粗紋，條紋比NO.3細(xì)。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。#240將No.2D或No.2B加工材料用240號磨粒的研磨砂帶進(jìn)行了研磨，廚房器具。#320用320號研磨帶研磨出來的產(chǎn)品。具有較佳的光澤度，

18、具有不連續(xù)的粗紋，條紋比NO.4細(xì)。用于浴池、建筑內(nèi)外裝飾材料、電器產(chǎn)品、廚房設(shè)備及食品設(shè)備等。#400將No.2B材料用400號拋光進(jìn)行了研磨加工，建筑材料，廚房用品。HL 經(jīng)適當(dāng)粒度拋光砂帶的連續(xù)研磨生成研磨花紋的產(chǎn)品（細(xì)分150320號）。主要用于建筑裝飾，電梯，建筑物的門、面板等。BA經(jīng)冷軋后施以光亮退火，并經(jīng)過平整得到的產(chǎn)品。表面光澤度極好，有很高的反射率。如同鏡面的表面。用于家電產(chǎn)品、鏡子、廚房設(shè)備、裝飾材料等。六、不銹鋼的焊接特性馬氏體系不銹鋼的焊接 焊接馬氏體鋼時，焊接部位變?yōu)轳R氏體組織硬化，因此容易引起焊接低溫開裂。 硬化程度與鋼的含C量成比例，含C量高的鋼易引起焊接開裂，并

19、且鋼中的氫含量越高對開裂就越敏感。 防止開裂的措施：（a）進(jìn)行充分預(yù)熱（例如300以上），分離出擴(kuò)散性氫。（b）較薄的板預(yù)熱效果小，應(yīng)使用高合金焊絲，使用加有Nb等的鐵素體系焊絲或者奧氏體系焊絲（例如309焊絲）為佳。（c）熱影響區(qū)相應(yīng)的不容易開裂，但有時也會引起焊縫根部開裂，關(guān)于焊縫根部開裂較多的起因是由于在未焊接部引起的應(yīng)力集中，因此要注意熔入不足或有無缺陷的情況，這是非常重要的。六、不銹鋼的焊接特性鐵素體系不銹鋼的焊接 焊接熱影響區(qū)主要以鐵素體為主，馬氏體析出量很少，因此不太會硬化，不易發(fā)生焊接開裂。 本系鋼種被加熱至高溫會發(fā)生鐵素體晶粒粗大、脆化。這種趨向是含Cr量越多，脆化越顯著。本

20、系鋼種除低Cr鋼種以外，焊接部位相當(dāng)脆，特別是作為中厚板等焊接構(gòu)造用材是不合適的。要用本系鋼種時，焊絲使用奧氏體系焊絲（例如：309、308焊絲），盡可能地進(jìn)行低溫焊接，或者焊接后進(jìn)行約600800的后熱處理，改善其韌性。 鐵素體系鋼種一旦加熱到高溫不快速冷卻的話，焊接部位就會對晶間腐蝕很敏感。即使使用冷卻很快的點(diǎn)焊、電阻焊等也容易發(fā)生敏化。更何況在使用冷卻很緩慢（如氬弧焊）的情況下，那么無論是用哪種焊接條件都會發(fā)生敏化。為防止這樣的敏化狀態(tài)，比如SUS430，焊接后短時間加熱至700800就可以防止。但這種后熱處理很多場合很難被適用，所以需要充分考慮使用環(huán)境和選擇鋼種。 六、不銹鋼的焊接特性

21、奧氏體系不銹鋼的焊接 300系列鋼屬于此系鋼種。本系鋼種一般都容易焊接，焊接性及焊接部位性能優(yōu)越。本系鋼種不會引起焊接時的低溫開裂，但特定的鋼種在焊接時會發(fā)生高溫開裂。高溫開裂在焊縫處最容易產(chǎn)生，有焊口開裂、穿過焊縫中央的縱向開裂、橫向開裂等，SUS310S鋼種最容易發(fā)生。另一種在熱影響區(qū)域也會發(fā)生，例如在焊接時、去除應(yīng)力退火時分別會引起橫向開裂和縱向開裂，尤其是SUS347等鋼種。防止這種高溫開裂的方法有以下幾種： 1.熔敷金屬轉(zhuǎn)變?yōu)閱蜗嘟M織時，容易開裂，使用含有少量鐵素體的焊條有較好效果；2.少使用含S、P、Si等會促進(jìn)凝固開裂的不純物焊絲；3.采用低溫焊接、焊縫寬度窄一些、焊接成凸起狀；焊接部位機(jī)械性能與母材相似，加工性優(yōu)越，但延伸性較低。焊接部位有一定低溫脆化現(xiàn)象。在焊接的熱履歷里，由于加熱冷卻時會通過500-800碳化鉻的析出范圍，含C量較多的SUS301、302、304、316、309、310S等鋼種在其熱影響區(qū)域會析出Cr的碳化物，使晶間腐蝕變得敏感，因此盡可能用低溫焊接，同時有必要盡量使用冷的金屬板導(dǎo)熱等。 拘束越大或者板厚越厚、熔敷鋼量越多，焊接殘余應(yīng)力就變得越大，成了應(yīng)力腐蝕開裂的條件。用陰極防蝕、噴射硬化等方法有防止效果，但由于適用限度有限，所以主要的還是采用除應(yīng)力退火的方法比較多。因此，盡量不要使用易敏化的鋼，盡