不銹耐酸鋼精品課件

1、不銹耐酸鋼第1頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日主要內(nèi)容 耐蝕性? 成分？合金化？ 組織？ 環(huán)境（介質(zhì)）？ 不銹鋼鋼種如何選擇？第2頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日5.1 鋼的耐蝕性1. 化學(xué)腐蝕2. 電化學(xué)腐蝕第3頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日提高鋼耐腐蝕性能的途徑主要有： （1）形成穩(wěn)定保護(hù)膜，Cr、Al、Si有效。 （2）固溶體電極電位或形成穩(wěn)定鈍化區(qū)Cr、Ni、Si：Ni貴而緊缺，Si易使鋼脆化，Cr是理想的。 （3）獲得單相組織 Ni、Mn 單相奧氏體組織。 （4）機(jī)械保護(hù)措施或復(fù)蓋層，如電鍍、發(fā)蘭、涂漆等方法。

2、 第4頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日3. 陽(yáng)極極化引起陽(yáng)極電位由負(fù)向正方向升高，這種現(xiàn)象稱(chēng)為陽(yáng)極極化. 主要是由于陽(yáng)極表面形成保護(hù)膜，阻礙陽(yáng)極金屬離子進(jìn)入溶液，降低了陽(yáng)極表面電荷密度。4. 鈍化鋼表面由于形成保護(hù)膜, 從而引起腐蝕減輕或不腐蝕現(xiàn)象, 稱(chēng)為鈍化現(xiàn)象.第5頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日5. 陰極極化陰極電位由正向負(fù)方向降低稱(chēng)為陰極極化. 陰極極化是由于消耗電子的陰極過(guò)程的速度低于陽(yáng)極流來(lái)的電子，造成陰極電子堆積，陰極表面電荷密度升高，導(dǎo)致陰極電位降低。 第6頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日?qǐng)D 具有活化-鈍化

3、轉(zhuǎn)變金屬的陽(yáng)極極化曲線第7頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日三個(gè)不同的電化學(xué)行為區(qū)： 1）活化區(qū)（A） 2）鈍化區(qū)（P） 3）過(guò)鈍化區(qū)（T） P 稱(chēng)為初始鈍化電位IP 稱(chēng)為臨界電流 由于極化作用，陽(yáng)極電位升高，當(dāng)陽(yáng)極達(dá)到最大電流IP時(shí)，陽(yáng)極電位為P ，此時(shí)產(chǎn)生了陽(yáng)極鈍化，陽(yáng)極過(guò)程受到了極大的阻滯，電流IP突然下降到最小值Imin。 第8頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日在很寬的陽(yáng)極電極范圍內(nèi)保持Imin的腐蝕電流，此時(shí)陽(yáng)極處于鈍化區(qū)（P）陽(yáng)極電位升高超過(guò)T后，腐蝕電流又增加，這種現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)鈍化， 稱(chēng)為過(guò)鈍化電位 (擊穿電位) 影響陽(yáng)極和陰極極化曲線相

4、對(duì)位置的主要因素有兩方面： 1）合金的成分； 2）介質(zhì)。第9頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日一個(gè)交點(diǎn)A：穩(wěn)定的活化區(qū)，ANi 30倍）；C 提高，強(qiáng)度提高；但C與Cr形成碳化物，降低耐蝕性。 一般在不銹鋼中C0.4%, 多在0.1-0.2%。如： 2Cr13 （0.2%C）; 0Cr17Ti （C0.08%）; 00Cr18Ni10（C0.03%） 只有滾動(dòng)軸承、彈簧和刃具的不銹鋼用高C： 如 9 Cr18 第15頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日Mn，N 提高高鉻不銹鋼在有機(jī)酸中的耐蝕性。Mo 提高不銹鋼的鈍化能力，擴(kuò)大其鈍化介質(zhì)范圍（濃硫酸、稀

5、鹽酸、磷酸和有機(jī)酸），且能阻止點(diǎn)腐蝕傾向。 含Mo的鈍化膜：Fe2O3-Cr2O3-MoO3，致密，穩(wěn)定性好，能防止Cl-穿透。Cu 少量加入可有效地提高不銹鋼在硫酸及有機(jī)酸中的耐蝕性。第16頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日Si 提高在鹽酸、硫酸和高濃度硝酸中耐蝕性。 Mo, Cu, Ni, Si復(fù)合加入 如在Cr18Ni9中加入Mo,Cu,Ni后進(jìn)一步擴(kuò)大了在硫酸中的耐蝕性和使用溫度范圍 。Ti, Nb 在Cr-Ni奧氏體不銹鋼和高鉻鐵素體不銹鋼中均有晶間腐蝕傾向，加入Ti或Nb（固C） ，可防止晶間腐蝕。第17頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日

6、5.3 不銹鋼的組織與分類(lèi)不銹鋼中的合金元素可分為兩類(lèi): 擴(kuò)大相區(qū)： C, N, Ni, Mn, Cu等; 縮小相區(qū)： Cr, Si, Ti, Nb, Mo等; 誰(shuí)占優(yōu)勢(shì)，就易形成以或?yàn)榛w的不銹鋼組織；如果穩(wěn)定元素其作用程度還不足以使鋼的Ms點(diǎn)降到室溫以下，則高溫冷卻時(shí)會(huì)發(fā)生M轉(zhuǎn)變。 第18頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，表明不銹鋼的實(shí)際成分和所得組織的關(guān)系，制成鉻當(dāng)量Cr-鎳當(dāng)量Ni圖（適合于Ni-Cr系）。鋼中鐵素體形成元素折合成鉻的作用，奧氏體形成元素折合成鎳的作用。 Ni =Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu Cr =Cr+Mo+

7、2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+ 5V+0.75W可以根據(jù)鋼的實(shí)際化學(xué)成分來(lái)估算鋼的組織. 第19頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日Cr與Ni狀態(tài)圖（焊后冷卻）第20頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日不銹鋼的分類(lèi) 根據(jù)不銹鋼的基本組織，可將它分為五類(lèi)：M不銹鋼 Cr13型 ，Cr17Ni2 ，9Cr18 F不銹鋼 0Cr17Ti, Cr25Ti, Cr26Mo1 A不銹鋼 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti,A-F不銹鋼 Cr21Ni5Ti, 00Cr22Ni5Mo3N 沉淀硬化不銹鋼：在馬氏體基體上析出金屬間化合物，產(chǎn)生沉淀

8、強(qiáng)化第21頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日5.4 不銹耐酸鋼的腐蝕特性?晶間腐蝕應(yīng)力腐蝕點(diǎn)腐蝕 圖示 各種腐蝕類(lèi)型 第22頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日（一）奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕1. 現(xiàn)象 奧氏體不銹鋼焊接后,焊縫及熱影響區(qū)(550-800）在許多介質(zhì)中產(chǎn)生晶間腐蝕。 介質(zhì)：熱濃硝酸（50-65%）、含銅鹽和氧化鐵的硫酸溶液、熱有機(jī)酸等2. 形成原因 貧鉻理論 奧氏體不銹鋼晶間腐蝕主要是晶界上析出網(wǎng)狀富鉻的Cr23C6引起晶界周?chē)w產(chǎn)生貧鉻區(qū)，貧鉻區(qū)的寬度約10-5cm，Cr12%。在許多介質(zhì)中沒(méi)有鈍化能力, 貧鉻區(qū)成為微陽(yáng)極而發(fā)生腐蝕。

9、第23頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日3. 影響因素 C%：C0.03%時(shí)無(wú)晶間腐蝕;化學(xué)成分：加入Ti, Nb固C，使奧氏體內(nèi)固溶的C800時(shí)K重溶；T35%）； 3）采用高純度15-25%F不銹鋼；4）采用奧氏體和鐵素體（50-70%）雙相鋼。第29頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日（三）不銹鋼的點(diǎn)腐蝕1. 現(xiàn)象 不銹鋼在含Cl-離子介質(zhì)中表面會(huì)出現(xiàn)點(diǎn)狀凹坑腐蝕，稱(chēng)為點(diǎn)腐蝕。2. 主要原因 主要是表面鈍化膜的穩(wěn)定性受到破壞所致。3. 影響因素 1）含有Cl-、Br 等，易于產(chǎn)生點(diǎn)腐蝕; 去極化作用的陽(yáng)離子Fe3+、Cu2+等，有加速點(diǎn)腐蝕作用

10、2）夾雜物（MnS）、晶界析出相（相）、晶界等容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕-易破壞鈍化膜的均勻性 。第30頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日4. 預(yù)防措施1）盡可能降低介質(zhì)中的Cl-濃度;2）選用高Cr和含Mo鋼種，鈍化膜穩(wěn)定性提高, 如 Cr22Ni26Mo5Ti; Cr26Mo1; Cr26Mo4 有時(shí)用Cr%+Mo%量來(lái)衡量抗點(diǎn)蝕指標(biāo)3）加入（提高）Ni，也可提高抗點(diǎn)蝕能力。4）含N不銹鋼的擊穿電位B值較正，當(dāng)鋼中N0.3%，不 發(fā)生點(diǎn)腐蝕。如 00Cr18Ni12Mo2.5N。第31頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日5.5 不銹鋼種類(lèi)一、鐵素體不銹鋼 1.

11、 主要有三種類(lèi)型： （1）Cr13型 如0Cr13、0Cr13Al、0Cr11Ti等； （2）Cr17型 如1Cr17、0Cr17Ti、1Cr17Mo等； （3）Cr25-30型 如1Cr28、1Cr25Ti、00Cr30Mo2等。 第32頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日基本特點(diǎn)含碳量15Cr時(shí)，隨Cr其脆化傾向也。在400525長(zhǎng)時(shí)間加熱或緩慢冷卻時(shí)，鋼就變得很脆, 以475加熱為最甚原因:在脆化T范圍內(nèi)長(zhǎng)期停留時(shí)，鉻有序化相，與母相共格大內(nèi)應(yīng)力。AK（3）金屬間化合物相的形成 相具有高硬度，有大的體積效應(yīng)，且常沿晶界分布，所以使鋼產(chǎn)生了很大的脆性 第35頁(yè)，共50頁(yè)

12、，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日二、馬氏體不銹鋼 這類(lèi)鋼主要含1218%Cr，淬火冷卻能產(chǎn)生M。 （一）馬氏體不銹鋼的成分和組織特點(diǎn) 馬氏體不銹鋼可分為三類(lèi)： （1）Cr13型，有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等鋼號(hào)； （2）高碳高鉻鋼，如9Cr18、9Cr18MoV等； （3）低碳17% Cr-2%Ni鋼，如1Cr17Ni2。第36頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日1Cr13：M+F2Cr13：M3Cr13：M4Cr13：M+K類(lèi)似于調(diào)質(zhì)鋼制造不銹結(jié)構(gòu)件類(lèi)似于工具鋼制造耐蝕工具（手術(shù)刀等）第37頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分

13、，星期日（二）馬氏體不銹鋼的熱處理特點(diǎn) 常用的熱處理工藝有軟化處理、球化退火、調(diào)質(zhì)處理和淬火+低溫回火。軟化處理軟化處理有兩種方法： 一是進(jìn)行高溫回火，將鍛軋件加熱至700800保溫26小時(shí)后空冷，使馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗鹚魇象w。 另外也可以采用完全退火。第38頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日調(diào)質(zhì)處理 1Cr13、2Cr13常用于結(jié)構(gòu)件調(diào)質(zhì)。因?yàn)殂t抗回火性和AC1點(diǎn)，所以調(diào)質(zhì)回火溫度也相應(yīng).通常為640700。 回火后應(yīng)采用油冷 ?淬火低回 3Cr13、4Cr13常做有一定耐蝕性的工具，所以采用淬火低溫回火。T淬在10001050，為減少變形，可用硝鹽分級(jí)冷卻。組織為馬氏體+

14、碳化物+少量AR第39頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日三、奧氏體不銹鋼（1）特點(diǎn) 與 F 或 M - F不銹鋼相比， 1）有很高耐蝕性（主要在氧化性酸如HNO3）； 2）高塑性，易于成形（板、帶、管、絲、材）； 3）焊接性能較好（無(wú)相變）； 4）韌性和低溫韌性好，無(wú)冷脆傾向； 5）可用作550熱強(qiáng)鋼（奧氏體的T再高）； 6）價(jià)格貴；容易加工硬化，切削加工性不好； 7）導(dǎo)熱性差，加熱和冷卻時(shí)要注意。 第40頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日（2）主要鋼種18-8型鉻鎳 奧氏體不銹鋼 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni18Mo2

15、Cu2Ti 00Cr18Ni12Mo2Ti Cr-Mn-N, Cr-Ni-Mn-N型 A或A-F不銹鋼 如 Cr17Mn9, 0Cr17Mn13Mo2N, 1Cr18Mn8Ni5N 其中有許多復(fù)相鋼（+Mo,Nb,Cu），提高了抗晶間腐蝕和抗應(yīng)力腐蝕的能力。 第41頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日A不銹鋼可分為組織穩(wěn)定與亞穩(wěn)大類(lèi)1）穩(wěn)定A不銹鋼 具有低的屈服強(qiáng)度和高的塑性、韌性，低的韌脆轉(zhuǎn)化溫度。影響其強(qiáng)度的因素之一是合金元素的固溶強(qiáng)化。2）亞穩(wěn)A不銹鋼 用來(lái)制造不銹彈簧。 可實(shí)行零下軋制（大變形量下要發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變），有較好的強(qiáng)化效果。 第42頁(yè)，共50頁(yè)，2022年

16、，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日四、高強(qiáng)度不銹鋼一般在馬氏體基體上產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化的方法。+Mo, Ti, Al 形成 新沉淀強(qiáng)化相。如 Fe2Mo, Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al等。根據(jù)基體和熱處理工藝，沉淀硬化不銹鋼可分為兩類(lèi)： 1) 馬氏體沉淀硬化不銹鋼 2) 半奧氏體沉淀硬化不銹鋼 第43頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日（1）馬氏體沉淀硬化不銹鋼在Cr17Ni6的基礎(chǔ)上通過(guò)降Cr增Ni以消除鐵素體，并加入Mo,Al,Ti,Nb等強(qiáng)化元素。高溫奧氏體化后發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變；在425-600范圍內(nèi)時(shí)效，析出金屬間化合物時(shí)效強(qiáng)化。可在固溶處理后精加工，然后再時(shí)效強(qiáng)化

17、。這類(lèi)鋼有良好的工藝性能和低的加工費(fèi)用。存在475脆性和高溫回火脆性。 第44頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日（2）半奧氏體沉淀硬化不銹鋼在Crl7Ni7鋼的基礎(chǔ)上加入強(qiáng)化元素發(fā)展起來(lái)的。Mo、Ni、Al等形成金屬間化合物，在M基體上析出產(chǎn)生沉淀強(qiáng)化。鋼經(jīng)固溶處理后，在室溫下為奧氏體及少量鐵素體組織。這類(lèi)鋼要獲得馬氏體，要通過(guò)熱處理（冷處理加大變形量變形） ;在475脆性和高溫回火脆性，要限制其使用溫度（12%，如Cr13型。在氧化性硝酸中，Cr16%，才有較高的鈍化能力，如高鉻不銹鋼。 在稀硫酸等非氧化性酸中，一般的Cr不銹鋼和Cr18Ni9型不銹鋼難以達(dá)到鈍化狀態(tài)，

18、不耐蝕；+Ni, Mo, Cu，提高鈍化能力。如1Cr18Ni12Mo2Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti在鹽酸或含Cl-離子中，加入Mo、Cr ，形成MoOCl2 保護(hù)膜，也可防止點(diǎn)腐蝕。在強(qiáng)有機(jī)酸中，須在鉻（鎳）不銹鋼中加入Mo, Cu, Mn，N等，提高鈍化能力。如 1Cr17Mn13Mo2N, 1Cr17Mn13Mo2CuN等。第46頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，0點(diǎn)54分，星期日二、鋼種選擇Cr18Ni9型奧氏體不銹鋼是用量最大的一類(lèi)不銹鋼 （化工、石油、航空） 1）對(duì)不要求焊接的零件，可直接選用 1Cr18Ni9或0Cr18Ni9鋼； 2）焊接用鋼，一種是以Ti、Nb作C穩(wěn)定劑的1Cr18Ni9Ti或 0Cr18Ni9Nb鋼；另一種是超低C的00Cr18Ni10