上海材料研究所分析培訓(xùn)-第七章不銹鋼與耐熱鋼課件

不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗(yàn)

楊力2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi

不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗(yàn)

楊力2009-5-62008-51一、概述1、不銹鋼的定義：2、不銹鋼的分類(lèi)：按金相組織劃分(GB/T13304-1991)按合金元素種類(lèi)劃分按制造工藝分類(lèi)按鋼的性能分類(lèi)

3、不銹鋼的特點(diǎn)及用途：良好耐腐蝕性、氧化性、優(yōu)異的力學(xué)性能、物理性能、工藝性能化工、能源、機(jī)械、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。2009-5-6一、概述1、不銹鋼的定義：2009-5-62按鋼的金相組織分類(lèi)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-1991《鋼的分類(lèi)》以及國(guó)際上通用的分類(lèi)方法將不銹鋼劃分為5類(lèi)。鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼沉淀硬化不銹鋼等2009-5-6按鋼的金相組織分類(lèi)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-1991《3按鋼中合金元素分類(lèi)鉻系不銹鋼、鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼、鉻錳鎳（氮）系不銹鋼等數(shù)種。高純鐵素體不銹鋼、超低碳奧氏體不銹鋼等新鋼種。2009-5-6按鋼中合金元素分類(lèi)2009-5-64按鋼的性能分類(lèi)耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼、易切削不銹鋼等。2009-5-6按鋼的性能分類(lèi)耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐5按不銹鋼的制造工藝鑄造不銹鋼和形變不銹鋼。對(duì)相似牌號(hào)的鑄造和形變不銹鋼，兩者在化學(xué)成分，工藝性能，金相組織，及使用性能方面也略有區(qū)別。2009-5-6按不銹鋼的制造工藝鑄造不銹鋼和形變不銹鋼。對(duì)相似牌號(hào)的鑄造和6二、金屬學(xué)基礎(chǔ)不銹鋼具有良好耐腐蝕（氧化）性能的根本原因是在鐵碳合金中加入了鉻、鋁、硅等主要合金元素，以及鎳、鉬、鈮、鈦、鈷等其他元素。不銹鋼的耐腐蝕性的基本原因是鈍化膜理論2009-5-6二、金屬學(xué)基礎(chǔ)不銹鋼具有良好耐腐蝕（氧化）性能的根本原因是在7不銹鋼合金元素不銹鋼中常見(jiàn)的合金元素C、Cr、Ni、Mn、Si、Al、N、Nb、Ti、Mo奧氏體形成元素：C、Ni、Mn、N、Cu等鐵素體形成元素：Cr、Si、Ti、Nb、Al、Mo等2009-5-6不銹鋼合金元素不銹鋼中常見(jiàn)的合金元素2009-5-682009-5-62009-5-69合金元素的作用提高基體金屬的電極電位在室溫下獲得單相固溶體組織表面形成結(jié)構(gòu)致密、不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高的保護(hù)膜。2009-5-6合金元素的作用2009-5-610

元素作用C穩(wěn)定A元素，強(qiáng)化M鋼的重要元素，極易與其他合金元素形成合金碳化物，導(dǎo)致不銹鋼的晶界腐蝕。CrF形成元素，提高基體金屬的電極電位，易與C生成M7C3、M23C6，鈍化能力很強(qiáng)，形成Cr2O3。Ni穩(wěn)定A元素，提高基體金屬的電極電位，減少δ鐵素體的含量Mn與Ni作用相似，穩(wěn)定A元素，減少δ鐵素體的含量，可以代替Ni。Ti、NbF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，優(yōu)先于Cr與C結(jié)合生成TiC、NbC，防止晶間腐蝕。易導(dǎo)致少量δ鐵素體的出現(xiàn)。Al、SiF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，和O結(jié)合生成致密的Al2O3、SiO2氧化膜，過(guò)量降低鋼的塑性。MoF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，提高耐腐蝕性能。2009-5-6元素作用C穩(wěn)定A元素，強(qiáng)化M鋼的重要元素，極易與11Fe-Ni、Fe-Cr二元合金相圖2009-5-6Fe-Ni、Fe-Cr二元合金相圖2009-5-6122009-5-62009-5-61318Cr-8Ni不銹鋼中C在γ相中極限溶解度與溫度的關(guān)系2009-5-618Cr-8Ni不銹鋼中C在γ相中極限溶解度與溫度的關(guān)系2014高溫快冷形成的固溶有過(guò)飽和碳的奧氏體固溶體，當(dāng)在400℃~850℃溫度下加熱時(shí)，會(huì)析出碳化物沉淀相。生成的沿晶界分布的碳化物是造成奧氏體不銹鋼晶界腐蝕的主要原因。2009-5-6高溫快冷形成的固溶有過(guò)飽和碳的奧氏體固溶體，當(dāng)在400℃~815

Schaeffler組織圖Schaeffler在研究焊縫金屬的組織時(shí)總結(jié)出了合金元素與焊縫金屬組織之間的關(guān)系，即所謂的Schaeffler組織圖，這一組織圖后來(lái)被推廣到形變不銹鋼中，用于不銹鋼組織的預(yù)測(cè)與合金的設(shè)計(jì)。2009-5-6

Schaeffler組織圖Schaeffler在研究焊16

Schaeffler組織圖Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb%Nieq=Ni%+30×C%+0.5×Mn%2009-5-6

Schaeffler組織圖Creq=Cr%+Mo%+1.17WRC-92組織圖2009-5-6WRC-92組織圖2009-5-618三、不銹鋼中的組織和相鐵素體奧氏體馬氏體

δ鐵素體σ相碳化物相（K相）2009-5-6三、不銹鋼中的組織和相鐵素體2009-5-619δ鐵素體δ相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱(chēng)為δ鐵素體或高溫鐵素體。

以區(qū)別于低溫α鐵素體。δ鐵素體是體心立方晶格，但晶格常數(shù)與α鐵素體不同，并表現(xiàn)出較高的脆性。這種相主要是由于加熱溫度過(guò)高、高溫中停留過(guò)久、化學(xué)成分的波動(dòng)或形成鐵素體與奧氏體的元素達(dá)不到平衡等原因形成的。2009-5-6δ鐵素體δ相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱(chēng)為δ鐵素體或高溫鐵素20δ鐵素體1Crl3鋼1100℃淬油300℃回火組織鑄態(tài)1Cr18Ni9Ti2009-5-6δ鐵素體1Crl3鋼1100℃淬油300℃回火組織21測(cè)定δ鐵素體含量的測(cè)定方法金相法：可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的圖片進(jìn)行比較，還可用圖像分析軟件進(jìn)行測(cè)定，注意侵蝕時(shí)不要顯示奧氏體晶界，否則定量結(jié)果可能偏高；圖表計(jì)算法：在化學(xué)成分已知時(shí)，可以根據(jù)Schaeffler組織圖、DeLong組織圖和WRC-92組織圖，查出δ鐵素體的含量；磁性法：有兩種，一是磁稱(chēng)法，二是鐵素體指示儀，用已知δ鐵素體含量的一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品與待測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行對(duì)比測(cè)定。X光法等。2009-5-6測(cè)定δ鐵素體含量的測(cè)定方法金相法：可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的圖片進(jìn)行比較，22σ相σ相是一種Fe、Cr原子比例相等的Fe-Cr金屬間化合物，其分子式近似可用FeCr表示，晶體結(jié)構(gòu)為正方晶系，在室溫下有磁性，硬而脆（68HRC）σ相一般在500℃~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效時(shí)析出，較高的含鉻量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（25%~76%）及δ鐵素體的存在均會(huì)促進(jìn)σ相的析出。2009-5-6σ相σ相是一種Fe、Cr原子比例相等的Fe-Cr金屬間化合物23σ相形成的條件2009-5-6σ相形成的條件2009-5-6241Crl8Ni9Ti鍛后緩冷后析后

析出σ相用20g鐵氰化鉀、20g氫氧化鉀，100ml水溶液，1.5V，電解2009-5-61Crl8Ni9Ti鍛后緩冷后析后

析出σ相用20g鐵氰化鉀25σ相的危害σ相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對(duì)韌性危害較小，并有一定的強(qiáng)化作用。σ相增加鋼的缺口敏感性，對(duì)強(qiáng)度、硬度影響不大，對(duì)沖擊韌性影響顯著。σ相顯著地降低鋼的塑性、韌性、抗氧化性、耐晶界腐蝕性能，助長(zhǎng)熱疲勞的產(chǎn)生。σ相形成后，使基體貧鉻（或鉬、鎢）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強(qiáng)化的效果。總之σ相的危害性較大，應(yīng)盡力避免該相的出現(xiàn)。2009-5-6σ相的危害σ相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對(duì)韌性危26

碳化物相

碳化物相是不銹鋼中的一個(gè)基本組成相，可分為MC、M6C、M23C6、M7C3幾種類(lèi)型，它與鋼中的含碳量與合金元素有關(guān)。2009-5-6

碳化物相

碳化物相是不銹鋼中的一個(gè)基本組成相，可分為MC、27MC型碳化物鋼在凝固過(guò)程中，碳與親和力較大的鉭、鈮、鈦、釩結(jié)合，形成TaC、NbC、TiC、VC碳化物。該類(lèi)碳化物分布在晶界上起到強(qiáng)化作用，阻止晶粒長(zhǎng)大，抑制（Cr、Fe）23C6碳化物的形成，提高不銹鋼的抗腐蝕性能。2009-5-6MC型碳化物鋼在凝固過(guò)程中，碳與親和力較大的鉭、鈮、鈦、釩28MC6型碳化物是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一般在含鉻量高，并且有鎢、鉬時(shí)，才會(huì)形成該類(lèi)碳化物，以顆粒狀析出于晶界，與M23C6型一起，起著強(qiáng)化晶界和提高持久壽命的作用。2009-5-6MC6型碳化物是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一般在含鉻29M23C6、M7C3碳化物M23C6、M7C3型碳化物是一種富鉻的碳化物，M23C6碳化物具有面心立方結(jié)構(gòu)，M7C3碳化物是三角晶系。這種碳化物大多存在含鉻量高的鋼中。2009-5-6M23C6、M7C3碳化物M23C6、M7C3型碳化物是一種30以Cr13鋼為例，碳化物的形成過(guò)程首先形成的（Cr、Fe）3C碳化物中的鉻含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)平衡值18%時(shí)，開(kāi)始形成（Cr、Fe）7C3碳化物，當(dāng)（Cr、Fe）7C3碳化物中鉻飽和時(shí)，（Cr、Fe）23C6碳化物才形成。2009-5-6以Cr13鋼為例，碳化物的形成過(guò)程首先形成的（Cr、Fe）331

四、不銹鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、特點(diǎn)鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼雙相不銹鋼沉淀硬化不銹鋼2009-5-6四、不銹鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、特點(diǎn)鐵素體不銹鋼2009-5321、鐵素體不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi1、鐵素體不銹鋼2009-5-62008-5-14Senio331.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：11%~30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，基本上不含Ni。Cr17型和Cr25型常用牌號(hào)：06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等性能優(yōu)良，但對(duì)晶界腐蝕敏感，低溫韌性較差。加熱不發(fā)生相變；有強(qiáng)磁；冷加工成型和焊接工藝較差；具有三種脆性?xún)A向：475℃、相析出脆、高溫脆性2009-5-61.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：11%~30%，尚可含34475℃脆性鐵素體不銹鋼在400~550℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)顯著降低鋼的耐蝕性，并出現(xiàn)脆化，即所謂475℃脆性。研究表明，這是富鉻鐵素體內(nèi)相變的結(jié)果。2009-5-6475℃脆性2009-5-635

σ相的析出

鐵素體不銹鋼在500~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間加熱，則會(huì)因?yàn)槲龀靓蚁喽档弯摰乃苄院晚g性?？梢酝ㄟ^(guò)金相檢驗(yàn)、沖擊功降低、腐蝕性能惡化予以評(píng)價(jià)。2009-5-6

σ相的析出

鐵素體不銹鋼在500~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)36

高溫脆性

在900℃以上加熱時(shí)，伴隨著晶粒粗化而帶來(lái)脆性，即高溫脆性，經(jīng)深沖、彎曲等冷加工后，容易產(chǎn)生粗糙表面和裂紋，耐晶間腐蝕性嚴(yán)重下降。2009-5-6

高溫脆性

在900℃以上加熱時(shí)，伴隨著晶粒粗化而帶來(lái)脆性，371.2熱處理及金相組織退火組織：鐵素體+M7C3（或M23C6）過(guò)熱：M+F長(zhǎng)期時(shí)效（500~900℃）σ相析出

950℃以上加熱淬火高溫脆性，無(wú)法消除。2009-5-61.2熱處理及金相組織退火組織：鐵素體+M7C3（或M38900℃保溫并空冷后的顯微組織為鐵素體及沿軋制方向分布的碳化物，2009-5-6900℃保溫并空冷后的顯微組織為鐵素體及沿軋制方向分布的碳化392馬氏體不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi2馬氏體不銹鋼2009-5-62008-402.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr12~14%，含C：0.1~0.4%，Cr13型。常用牌號(hào)：12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等特點(diǎn)：含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性；通過(guò)熱處理得到所要求的性能；切削加工性能較好。焊接性能差；有回火脆性。2009-5-62.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr12~14%，含C：0.412.2熱處理及金相組織馬氏體型不銹鋼的熱處理：淬火，淬火回火，退火。退火或高溫回火：鐵素體+M23C6淬火：馬氏體+少量δ鐵素體淬火+高溫回火：保留馬氏體位向索氏體過(guò)熱：晶粒粗大，大量δ鐵素體形成欠熱：未溶解碳化物存在淬火+低溫回火：回火馬氏體2009-5-62.2熱處理及金相組織馬氏體型不銹鋼的熱處理：淬火，淬火42退火組織

為3Crl3鋼原材料退火狀態(tài)，用氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕，組織為點(diǎn)狀和球狀珠光體及沿晶界呈斷續(xù)分布的二次碳化物。2009-5-6退火組織

為3Crl3鋼原材料退火狀態(tài)，用氯化高鐵鹽酸水溶液43回火組織4Cr13鋼200~250℃低溫回火，回火馬氏體及細(xì)顆粒碳化物。馬氏體不銹鋼有回火脆性，所以回火時(shí)冷卻速度和回火溫度必須選擇適當(dāng)。2009-5-6回火組織4Cr13鋼200~250℃低溫回火，回火馬氏體及44鑄造馬氏體不銹鋼代表性牌號(hào)為ZG06Cr13Ni4Mo，相當(dāng)于國(guó)際上通用的CA-6NM。這種鑄鋼經(jīng)正火加一次回火或兩次回火處理后，有非常好的強(qiáng)韌性配合，且工藝（焊接）性能優(yōu)異，廣泛使用于水電站過(guò)流部件，水泵，壓縮機(jī)等機(jī)械。與普通馬氏體不銹鋼相比，此鋼種降低了碳的含量，加入了適量的鉬，因而經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，其組織為單一的低碳板條狀馬氏體，2009-5-6鑄造馬氏體不銹鋼代表性牌號(hào)為ZG06Cr13Ni4Mo，相當(dāng)45ZG06Cr13Ni4Mo顯微組織形貌2009-5-6ZG06Cr13Ni4Mo顯微組織形貌2009-5-6463

奧氏體型不銹鋼

2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi3奧氏體型不銹鋼

2009-5-62008-5-14Se473.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：16%~25%，含Ni：75~20%，基本成分18%Cr，8%Ni，通常稱(chēng)為18-8型不銹鋼。常用牌號(hào)：304（18Cr-8Ni）、321（18Cr-9Ni-Ti）、347（18Cr-9Ni-Nb）316（18Cr-12Ni-2.5Mo）等特點(diǎn)：不能熱處理強(qiáng)化；無(wú)磁性，具有優(yōu)異的的耐腐蝕性；有良好的冷熱成型性和焊接性能；晶界腐蝕和應(yīng)力腐蝕傾向大，切削加工較困難。2009-5-63.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：16%~25%，含Ni48不銹鋼的常用熱處理工藝消除應(yīng)力處理固溶處理敏化處理穩(wěn)定化處理消除σ相處理2009-5-6不銹鋼的常用熱處理工藝消除應(yīng)力處理2009-5-6493.2、熱處理及金相組織固溶處理：1050~1100℃，組織：奧氏體過(guò)熱：晶粒長(zhǎng)大，δ鐵素體形成。敏化：500~850℃，組織：晶界析出M23C6，晶界貧鉻穩(wěn)定化：850~900℃，組織：A+MC（TiC、NbC）抑制晶間腐蝕消除應(yīng)力：低溫處理：300~350℃，高溫處理800℃以上；消除σ相：通過(guò)820℃以上的加熱或固溶處理消除2009-5-63.2、熱處理及金相組織固溶處理：1050~1100℃，組50鑄造奧氏體不銹鋼在鑄態(tài)條件下為奧氏體加鐵素體及少量沿晶界分布的碳化物。經(jīng)固溶處理后為奧氏體加少量鐵素體。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中尚未規(guī)定鑄造奧氏體不銹鋼中鐵素體含量的測(cè)定方法?？梢詤⒖济绹?guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM800中提出的圖表法，來(lái)測(cè)算鐵素體的含量。反過(guò)來(lái)，也可以據(jù)此來(lái)為控制和調(diào)整鑄鋼件的化學(xué)成分2009-5-6鑄造奧氏體不銹鋼在鑄態(tài)條件下為奧氏體加鐵素體及少量沿晶界分布51ASTM800中圖表法圖中的橫坐標(biāo)為鐵素體的體積含量，縱坐標(biāo)為合金的鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量的比值，自左到右三條曲線(xiàn)分別代表了1.04Cre/0.96Nie，Cre/Nie，0.96Cre/1.04Nie，對(duì)應(yīng)于中間值以及正負(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)的下限和上限范圍。鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量的計(jì)算公式分別為：Cre=Cr(%)+1.5Si(%)+1.4Mo(%)+Nb(%)–4.99Nie=Ni(%)+30C(%)+0.5Mn(%)+26(N-0.02%)+2.772009-5-6ASTM800中圖表法圖中的橫坐標(biāo)為鐵素體的體積含量，縱524奧氏體-鐵素體雙相鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi4奧氏體-鐵素體雙相鋼2009-5-62008-5-14534.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體形成元素（Cr、Mo）減少奧氏體形成元素（Ni、Mn）當(dāng)不銹鋼中δ鐵素體含量很高而接近奧氏體含量時(shí)，稱(chēng)為奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼。2009-5-64.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體54雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相組織有磁性比奧氏體鋼強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，熱加工成型好，焊接性能好，仍具有鐵素體鋼的某些脆性。2009-5-6雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相組織2009-5-655雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相不銹鋼的晶間腐蝕傾向比奧氏體小，這是由于此類(lèi)鋼在敏化溫度范圍（500~900℃）加熱，Cr23C6未在奧氏體晶界析出，而先在δ鐵素體內(nèi)析出，晶界不致于造成嚴(yán)重的貧鉻現(xiàn)象。雙相不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力也高于奧氏體，由于兩相都有足夠的的合金化，在許多介質(zhì)中能達(dá)到鈍化狀態(tài)，故有較好的耐蝕性能。2009-5-6雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相不銹鋼的晶間腐蝕傾向比奧氏體小，這是由于56雙相不銹鋼比鐵素體不銹鋼韌性好，比奧氏體鋼的強(qiáng)度高，但塑性及冷變形性較奧氏體鋼差，軋制后其組織沿軋制方向呈帶狀分布，使力學(xué)性能有較大的各向異性。2009-5-6雙相不銹鋼比鐵素體不銹鋼韌性好，比奧氏體鋼的強(qiáng)度高，但塑性及57形變雙相不銹鋼典型鋼種有022Cr22Ni5Mo3N，022Cr25Ni7Mo4N等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中其金相檢驗(yàn)的方法有GB/T6401-1986鐵素體奧氏體型雙相不銹鋼中α-相面積含量金相測(cè)定法。但對(duì)材料中σ脆性相的析出的檢驗(yàn)尚沒(méi)有規(guī)定，可以參考ASTMA923標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。2009-5-6形變雙相不銹鋼典型鋼種有022Cr22Ni5Mo3N，02258鑄造雙相不銹鋼典型鋼種有CD-4MCuN等。這類(lèi)鋼一般在固溶處理狀態(tài)使用，其金相組織是：在δ鐵素體基體上分布有小島狀的奧氏體，δ鐵素體的體積分?jǐn)?shù)約占50~65%。2009-5-6鑄造雙相不銹鋼典型鋼種有CD-4MCuN等。這類(lèi)鋼一般在固59鐵氰化鉀、氫氧化鉀水溶液侵蝕，組織為白色的奧氏體和灰黑色(實(shí)為棕色)的鐵素體，鐵素體的體積分?jǐn)?shù)約占50％。2009-5-6鐵氰化鉀、氫氧化鉀水溶液侵蝕，組織為白色的奧氏體和灰黑色(605、沉淀硬化不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi5、沉淀硬化不銹鋼2009-5-62008-5-14Seni615.1牌號(hào)、特點(diǎn)通過(guò)熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出，從而達(dá)到提高強(qiáng)度目的。沉淀硬化不銹鋼處理工藝：固溶處理、調(diào)整處理、時(shí)效處理常用牌號(hào)：05Cr17Ni4CuNb、07Cr17Ni7Al特點(diǎn)：固溶后為馬氏體或半奧氏體組織，最終沉淀析出馬氏體組織；有很高的強(qiáng)度；耐均勻腐蝕能力優(yōu)于馬氏體型鋼；加工成型和焊接性能良好。用途：航空工業(yè)2009-5-65.1牌號(hào)、特點(diǎn)通過(guò)熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出6217-4PH(05Crl7Ni4Cu4Nb）)鍛造后經(jīng)1050℃1h固溶，1050℃1h淬火，510℃1h時(shí)效組織為回火馬氏體和小塊狀鐵素體，以及彌散狀析出物，組織均勻。2009-5-617-4PH(05Crl7Ni4Cu4Nb）)鍛造后經(jīng)1063四、組織與相的鑒別方法A與F：A有孿晶組織，F(xiàn)呈帶狀或枝晶分布赤血鹽氫氧化鉀溶液。F玫瑰色、A光亮色熱染法（500℃）F亮黃色、A淺蘭色氫氧化鉀水溶液（電解）F灰色、A白色2009-5-6四、組織與相的鑒別方法2009-5-664碳化物與σ相

堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、σ相橘紅色；深侵蝕碳化物為綠色、σ相棕橙色高錳酸鉀、氫氧化鈉水溶液（電解）：σ相橘紅色草酸電解：熱染法（500~700℃）加熱碳化物白色、σ相橙色2009-5-6碳化物與σ相

堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、σ相橘紅65475℃脆性

草酸電解液鐵素體呈微藍(lán)綠色（無(wú)脆性）鐵素體呈淺棕色（脆性）2009-5-6475℃脆性

草酸電解液2009-5-666五、試樣的制備試樣的制備試樣的侵蝕2009-5-6五、試樣的制備試樣的制備2009-5-667不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、低倍檢驗(yàn)：試驗(yàn)方法：GB/T226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)方法組織評(píng)定：參照GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》。

GB/T1220-2007《不銹鋼棒》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不得有肉眼可見(jiàn)得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點(diǎn)。2009-5-6不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、低倍檢驗(yàn)：2009-5-668

不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法2、高倍檢驗(yàn)：非金屬夾雜物：GB/T10561-2005《鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法》、ASTME45-2005、奧氏體晶粒度：GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》ASTME112鐵素體含量：GB/T13305-1991《奧氏體不銹鋼中α相面積含量金相檢驗(yàn)法》、GB/T6401-1986《鐵素體奧氏體雙相不銹鋼中α-相面積含量金相測(cè)定法》GB4234-2003《外科植入物用不銹鋼》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鐵素體含量、夾雜物級(jí)別、晶粒度級(jí)別。2009-5-6不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法2、高倍檢驗(yàn)：2009-5-69耐熱鋼的金相檢驗(yàn)2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi耐熱鋼的金相檢驗(yàn)2009-5-62008-5-14Senio70概述1、定義：向鋼中加入合金元素提高其熱強(qiáng)性和抗氧化性能。2、使用溫度：400~650℃3、分類(lèi)：2009-5-6概述1、定義：向鋼中加入合金元素提高其熱強(qiáng)性和抗氧化性能。271按金相組織分類(lèi)鐵素體耐熱鋼珠光體-鐵素體耐熱鋼馬氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼2009-5-6按金相組織分類(lèi)2009-5-672

按鋼的特性分類(lèi)

抗氧化鋼：高溫下550~1200℃，具有較好的抗氧化性能及抗高溫腐蝕性能，并有一定的高溫強(qiáng)度；熱強(qiáng)鋼：在高溫下450~900℃既能承受相當(dāng)?shù)母郊討?yīng)力又具有優(yōu)異的抗氧化及抗高溫腐蝕性能，還要承受周期性的可變應(yīng)力。2009-5-6

按鋼的特性分類(lèi)

2009-5-673按鋼的用途分類(lèi)航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)用耐熱鋼、航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用耐熱鋼、核反應(yīng)堆用耐熱鋼、燃?xì)廨啓C(jī)用耐熱鋼、內(nèi)燃機(jī)用耐熱鋼、鍋爐和汽輪機(jī)用耐熱鋼、石化裝置用耐熱鋼、工業(yè)爐用耐熱鋼等。2009-5-6按鋼的用途分類(lèi)2009-5-674金相檢驗(yàn)內(nèi)容耐熱鋼的工作溫度較高，在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生鋼內(nèi)部的顯微組織的變化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析出。金相組織（原始態(tài)）的檢驗(yàn)，經(jīng)高溫長(zhǎng)期使用后鋼的顯微組織（服役后）的變化，以便為判斷零件是否失效提供依據(jù)。2009-5-6金相檢驗(yàn)內(nèi)容耐熱鋼的工作溫度較高，在使用過(guò)程中會(huì)發(fā)生鋼內(nèi)部的75鐵素體耐熱鋼1、合金元素：Cr：12~28%，少量的Si、Al、Ti。2、典型牌號(hào)：0C6r13Al、10Cr17、16Cr25N3、用途：燃燒室、噴嘴等4、組織：鐵素體2009-5-6鐵素體耐熱鋼1、合金元素：Cr：12~28%，少量的Si、76珠光體-鐵素體耐熱鋼1、合金元素：合金元素含量不超過(guò)5~7%，屬低合金鋼2、典型牌號(hào)：15CrMo、12Cr1MoV、17CrMo1V等3、用途：工作溫度350~670℃，鍋爐管、汽包和氣輪機(jī)的緊固件、主軸、葉輪等4、組織：正火+高溫回火，鐵素體+珠光體或貝氏體2009-5-6珠光體-鐵素體耐熱鋼1、合金元素：合金元素含量不超過(guò)5~7%77馬氏體耐熱鋼1、合金元素：Cr：12%，加入W、Mo、V、Si。2、典型牌號(hào)：12Cr13、14Cr11MoV、15Cr12NiWMoV、40Cr10Si2Mo等3、用途：工作溫度475~540℃，氣輪機(jī)的葉片、螺栓、內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)、排汽閥等4、組織：淬火+高溫回火，回火索氏體2009-5-6馬氏體耐熱鋼1、合金元素：Cr：12%，加入W、Mo、V、S78奧氏體耐熱鋼1、合金元素：含有較多的擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體的元素，由18-8型鋼演變2、典型牌號(hào)：022Cr19Ni10、07Cr18Ni11Ti、45Cr14Ni14W2Mo、20Cr25Ni20等3、用途：工作溫度600℃以上，強(qiáng)度要求不高的耐熱受力件，高溫爐中部件、汽閥等4、組織：固溶，奧氏體+M23C62009-5-6奧氏體耐熱鋼1、合金元素：含有較多的擴(kuò)大和穩(wěn)定奧氏體的元素，79耐熱鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、原始組織的檢驗(yàn)：內(nèi)燃機(jī)部件金相檢驗(yàn)在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中有特殊規(guī)定（NJ354-1985、NJ309-1983）高壓鍋爐用無(wú)縫鋼管的GB5310-19952、運(yùn)行金相檢驗(yàn)：珠光體球化2009-5-6耐熱鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、原始組織的檢驗(yàn)：2009-5-680運(yùn)行金相石墨化：碳鋼和鉬鋼在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下，滲碳體分解并析出石墨狀自由碳的現(xiàn)象。輕度石墨化的管材可以通過(guò)熱處理（加熱到AC3以上保溫）使組織恢復(fù)2009-5-6運(yùn)行金相石墨化：碳鋼和鉬鋼在高溫長(zhǎng)時(shí)間作用下，滲碳體分解并析812009-5-62009-5-682過(guò)熱器管20＃450℃運(yùn)行10萬(wàn)小時(shí)出現(xiàn)石墨化石墨＋鐵素體＋彌散分布的碳化物2009-5-6過(guò)熱器管20＃2009-5-683珠光體球化鋼中珠光體的球化及碳化物聚集現(xiàn)象。珠光體球化會(huì)使低合金熱強(qiáng)鋼的常溫抗拉強(qiáng)度和硬度下降。加速鋼材的蠕變過(guò)程。2009-5-6珠光體球化鋼中珠光體的球化及碳化物聚集現(xiàn)象。2009-5-6842009-5-62009-5-68512CrMoV原始狀態(tài)：鐵素體＋珠光體510℃運(yùn)行7.5萬(wàn)小時(shí)珠光體內(nèi)碳化物已經(jīng)球化，并沿晶界析出2009-5-612CrMoV原始狀態(tài)：鐵素體＋珠光體2009-5-68612Cr1MoV過(guò)熱器管長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱爆破運(yùn)行7萬(wàn)小時(shí)破口粗鈍，管徑無(wú)明顯漲粗鐵素體內(nèi)碳化物明顯聚集長(zhǎng)大，棒狀碳化物沿一定方向排列2009-5-612Cr1MoV過(guò)熱器管長(zhǎng)時(shí)過(guò)熱爆破運(yùn)行7萬(wàn)小時(shí)2009-58712Cr1MoV1010℃空冷

粒狀貝氏體＋少量鐵素體

2009-5-612Cr1MoV1010℃空冷

8812Cr1MoV,880℃空冷鐵素體＋粒狀貝氏體2009-5-612Cr1MoV,880℃空冷鐵素體8912Cr1MoV980℃爐冷鐵素體＋珠光體2009-5-612Cr1MoV980℃爐冷鐵素體＋珠光體2009-59012Cr1MoV1100℃水冷低碳馬氏體2009-5-612Cr1MoV1100℃水冷低碳馬氏體2009-591謝謝聯(lián)系方式mail：liyang1005@126.com12/29/2022謝謝聯(lián)系方式：1377422281612/22/92演講完畢，謝謝觀看！演講完畢，謝謝觀看！93

不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗(yàn)

楊力2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi

不銹鋼與耐熱鋼的金相檢驗(yàn)

楊力2009-5-62008-594一、概述1、不銹鋼的定義：2、不銹鋼的分類(lèi)：按金相組織劃分(GB/T13304-1991)按合金元素種類(lèi)劃分按制造工藝分類(lèi)按鋼的性能分類(lèi)

3、不銹鋼的特點(diǎn)及用途：良好耐腐蝕性、氧化性、優(yōu)異的力學(xué)性能、物理性能、工藝性能化工、能源、機(jī)械、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。2009-5-6一、概述1、不銹鋼的定義：2009-5-695按鋼的金相組織分類(lèi)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-1991《鋼的分類(lèi)》以及國(guó)際上通用的分類(lèi)方法將不銹鋼劃分為5類(lèi)。鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼沉淀硬化不銹鋼等2009-5-6按鋼的金相組織分類(lèi)按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13304-1991《96按鋼中合金元素分類(lèi)鉻系不銹鋼、鉻鎳系不銹鋼、鉻鎳鉬系不銹鋼、鉻錳鎳（氮）系不銹鋼等數(shù)種。高純鐵素體不銹鋼、超低碳奧氏體不銹鋼等新鋼種。2009-5-6按鋼中合金元素分類(lèi)2009-5-697按鋼的性能分類(lèi)耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼、低溫不銹鋼、高強(qiáng)度不銹鋼、易切削不銹鋼等。2009-5-6按鋼的性能分類(lèi)耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐98按不銹鋼的制造工藝鑄造不銹鋼和形變不銹鋼。對(duì)相似牌號(hào)的鑄造和形變不銹鋼，兩者在化學(xué)成分，工藝性能，金相組織，及使用性能方面也略有區(qū)別。2009-5-6按不銹鋼的制造工藝鑄造不銹鋼和形變不銹鋼。對(duì)相似牌號(hào)的鑄造和99二、金屬學(xué)基礎(chǔ)不銹鋼具有良好耐腐蝕（氧化）性能的根本原因是在鐵碳合金中加入了鉻、鋁、硅等主要合金元素，以及鎳、鉬、鈮、鈦、鈷等其他元素。不銹鋼的耐腐蝕性的基本原因是鈍化膜理論2009-5-6二、金屬學(xué)基礎(chǔ)不銹鋼具有良好耐腐蝕（氧化）性能的根本原因是在100不銹鋼合金元素不銹鋼中常見(jiàn)的合金元素C、Cr、Ni、Mn、Si、Al、N、Nb、Ti、Mo奧氏體形成元素：C、Ni、Mn、N、Cu等鐵素體形成元素：Cr、Si、Ti、Nb、Al、Mo等2009-5-6不銹鋼合金元素不銹鋼中常見(jiàn)的合金元素2009-5-61012009-5-62009-5-6102合金元素的作用提高基體金屬的電極電位在室溫下獲得單相固溶體組織表面形成結(jié)構(gòu)致密、不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高的保護(hù)膜。2009-5-6合金元素的作用2009-5-6103

元素作用C穩(wěn)定A元素，強(qiáng)化M鋼的重要元素，極易與其他合金元素形成合金碳化物，導(dǎo)致不銹鋼的晶界腐蝕。CrF形成元素，提高基體金屬的電極電位，易與C生成M7C3、M23C6，鈍化能力很強(qiáng)，形成Cr2O3。Ni穩(wěn)定A元素，提高基體金屬的電極電位，減少δ鐵素體的含量Mn與Ni作用相似，穩(wěn)定A元素，減少δ鐵素體的含量，可以代替Ni。Ti、NbF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，優(yōu)先于Cr與C結(jié)合生成TiC、NbC，防止晶間腐蝕。易導(dǎo)致少量δ鐵素體的出現(xiàn)。Al、SiF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，和O結(jié)合生成致密的Al2O3、SiO2氧化膜，過(guò)量降低鋼的塑性。MoF形成元素，強(qiáng)化鐵素體，提高耐腐蝕性能。2009-5-6元素作用C穩(wěn)定A元素，強(qiáng)化M鋼的重要元素，極易與104Fe-Ni、Fe-Cr二元合金相圖2009-5-6Fe-Ni、Fe-Cr二元合金相圖2009-5-61052009-5-62009-5-610618Cr-8Ni不銹鋼中C在γ相中極限溶解度與溫度的關(guān)系2009-5-618Cr-8Ni不銹鋼中C在γ相中極限溶解度與溫度的關(guān)系20107高溫快冷形成的固溶有過(guò)飽和碳的奧氏體固溶體，當(dāng)在400℃~850℃溫度下加熱時(shí)，會(huì)析出碳化物沉淀相。生成的沿晶界分布的碳化物是造成奧氏體不銹鋼晶界腐蝕的主要原因。2009-5-6高溫快冷形成的固溶有過(guò)飽和碳的奧氏體固溶體，當(dāng)在400℃~8108

Schaeffler組織圖Schaeffler在研究焊縫金屬的組織時(shí)總結(jié)出了合金元素與焊縫金屬組織之間的關(guān)系，即所謂的Schaeffler組織圖，這一組織圖后來(lái)被推廣到形變不銹鋼中，用于不銹鋼組織的預(yù)測(cè)與合金的設(shè)計(jì)。2009-5-6

Schaeffler組織圖Schaeffler在研究焊109

Schaeffler組織圖Creq=Cr%+Mo%+1.5×Si%+0.5×Nb%Nieq=Ni%+30×C%+0.5×Mn%2009-5-6

Schaeffler組織圖Creq=Cr%+Mo%+1.110WRC-92組織圖2009-5-6WRC-92組織圖2009-5-6111三、不銹鋼中的組織和相鐵素體奧氏體馬氏體

δ鐵素體σ相碳化物相（K相）2009-5-6三、不銹鋼中的組織和相鐵素體2009-5-6112δ鐵素體δ相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱(chēng)為δ鐵素體或高溫鐵素體。

以區(qū)別于低溫α鐵素體。δ鐵素體是體心立方晶格，但晶格常數(shù)與α鐵素體不同，并表現(xiàn)出較高的脆性。這種相主要是由于加熱溫度過(guò)高、高溫中停留過(guò)久、化學(xué)成分的波動(dòng)或形成鐵素體與奧氏體的元素達(dá)不到平衡等原因形成的。2009-5-6δ鐵素體δ相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱(chēng)為δ鐵素體或高溫鐵素113δ鐵素體1Crl3鋼1100℃淬油300℃回火組織鑄態(tài)1Cr18Ni9Ti2009-5-6δ鐵素體1Crl3鋼1100℃淬油300℃回火組織114測(cè)定δ鐵素體含量的測(cè)定方法金相法：可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的圖片進(jìn)行比較，還可用圖像分析軟件進(jìn)行測(cè)定，注意侵蝕時(shí)不要顯示奧氏體晶界，否則定量結(jié)果可能偏高；圖表計(jì)算法：在化學(xué)成分已知時(shí)，可以根據(jù)Schaeffler組織圖、DeLong組織圖和WRC-92組織圖，查出δ鐵素體的含量；磁性法：有兩種，一是磁稱(chēng)法，二是鐵素體指示儀，用已知δ鐵素體含量的一系列標(biāo)準(zhǔn)樣品與待測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行對(duì)比測(cè)定。X光法等。2009-5-6測(cè)定δ鐵素體含量的測(cè)定方法金相法：可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的圖片進(jìn)行比較，115σ相σ相是一種Fe、Cr原子比例相等的Fe-Cr金屬間化合物，其分子式近似可用FeCr表示，晶體結(jié)構(gòu)為正方晶系，在室溫下有磁性，硬而脆（68HRC）σ相一般在500℃~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間時(shí)效時(shí)析出，較高的含鉻量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（25%~76%）及δ鐵素體的存在均會(huì)促進(jìn)σ相的析出。2009-5-6σ相σ相是一種Fe、Cr原子比例相等的Fe-Cr金屬間化合物116σ相形成的條件2009-5-6σ相形成的條件2009-5-61171Crl8Ni9Ti鍛后緩冷后析后

析出σ相用20g鐵氰化鉀、20g氫氧化鉀，100ml水溶液，1.5V，電解2009-5-61Crl8Ni9Ti鍛后緩冷后析后

析出σ相用20g鐵氰化鉀118σ相的危害σ相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對(duì)韌性危害較小，并有一定的強(qiáng)化作用。σ相增加鋼的缺口敏感性，對(duì)強(qiáng)度、硬度影響不大，對(duì)沖擊韌性影響顯著。σ相顯著地降低鋼的塑性、韌性、抗氧化性、耐晶界腐蝕性能，助長(zhǎng)熱疲勞的產(chǎn)生。σ相形成后，使基體貧鉻（或鉬、鎢）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強(qiáng)化的效果?？傊蚁嗟奈：π暂^大，應(yīng)盡力避免該相的出現(xiàn)。2009-5-6σ相的危害σ相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對(duì)韌性危119

碳化物相

碳化物相是不銹鋼中的一個(gè)基本組成相，可分為MC、M6C、M23C6、M7C3幾種類(lèi)型，它與鋼中的含碳量與合金元素有關(guān)。2009-5-6

碳化物相

碳化物相是不銹鋼中的一個(gè)基本組成相，可分為MC、120MC型碳化物鋼在凝固過(guò)程中，碳與親和力較大的鉭、鈮、鈦、釩結(jié)合，形成TaC、NbC、TiC、VC碳化物。該類(lèi)碳化物分布在晶界上起到強(qiáng)化作用，阻止晶粒長(zhǎng)大，抑制（Cr、Fe）23C6碳化物的形成，提高不銹鋼的抗腐蝕性能。2009-5-6MC型碳化物鋼在凝固過(guò)程中，碳與親和力較大的鉭、鈮、鈦、釩121MC6型碳化物是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一般在含鉻量高，并且有鎢、鉬時(shí)，才會(huì)形成該類(lèi)碳化物，以顆粒狀析出于晶界，與M23C6型一起，起著強(qiáng)化晶界和提高持久壽命的作用。2009-5-6MC6型碳化物是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一般在含鉻122M23C6、M7C3碳化物M23C6、M7C3型碳化物是一種富鉻的碳化物，M23C6碳化物具有面心立方結(jié)構(gòu)，M7C3碳化物是三角晶系。這種碳化物大多存在含鉻量高的鋼中。2009-5-6M23C6、M7C3碳化物M23C6、M7C3型碳化物是一種123以Cr13鋼為例，碳化物的形成過(guò)程首先形成的（Cr、Fe）3C碳化物中的鉻含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)平衡值18%時(shí)，開(kāi)始形成（Cr、Fe）7C3碳化物，當(dāng)（Cr、Fe）7C3碳化物中鉻飽和時(shí)，（Cr、Fe）23C6碳化物才形成。2009-5-6以Cr13鋼為例，碳化物的形成過(guò)程首先形成的（Cr、Fe）3124

四、不銹鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、特點(diǎn)鐵素體不銹鋼馬氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼雙相不銹鋼沉淀硬化不銹鋼2009-5-6四、不銹鋼的分類(lèi)、牌號(hào)、特點(diǎn)鐵素體不銹鋼2009-51251、鐵素體不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi1、鐵素體不銹鋼2009-5-62008-5-14Senio1261.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：11%~30%，尚可含少量的Mo、Nb、Ti，基本上不含Ni。Cr17型和Cr25型常用牌號(hào)：06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等特點(diǎn)：強(qiáng)度較高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等性能優(yōu)良，但對(duì)晶界腐蝕敏感，低溫韌性較差。加熱不發(fā)生相變；有強(qiáng)磁；冷加工成型和焊接工藝較差；具有三種脆性?xún)A向：475℃、相析出脆、高溫脆性2009-5-61.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：11%~30%，尚可含127475℃脆性鐵素體不銹鋼在400~550℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)顯著降低鋼的耐蝕性，并出現(xiàn)脆化，即所謂475℃脆性。研究表明，這是富鉻鐵素體內(nèi)相變的結(jié)果。2009-5-6475℃脆性2009-5-6128

σ相的析出

鐵素體不銹鋼在500~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間加熱，則會(huì)因?yàn)槲龀靓蚁喽档弯摰乃苄院晚g性?？梢酝ㄟ^(guò)金相檢驗(yàn)、沖擊功降低、腐蝕性能惡化予以評(píng)價(jià)。2009-5-6

σ相的析出

鐵素體不銹鋼在500~900℃溫度范圍內(nèi)長(zhǎng)時(shí)129

高溫脆性

在900℃以上加熱時(shí)，伴隨著晶粒粗化而帶來(lái)脆性，即高溫脆性，經(jīng)深沖、彎曲等冷加工后，容易產(chǎn)生粗糙表面和裂紋，耐晶間腐蝕性嚴(yán)重下降。2009-5-6

高溫脆性

在900℃以上加熱時(shí)，伴隨著晶粒粗化而帶來(lái)脆性，1301.2熱處理及金相組織退火組織：鐵素體+M7C3（或M23C6）過(guò)熱：M+F長(zhǎng)期時(shí)效（500~900℃）σ相析出

950℃以上加熱淬火高溫脆性，無(wú)法消除。2009-5-61.2熱處理及金相組織退火組織：鐵素體+M7C3（或M131900℃保溫并空冷后的顯微組織為鐵素體及沿軋制方向分布的碳化物，2009-5-6900℃保溫并空冷后的顯微組織為鐵素體及沿軋制方向分布的碳化1322馬氏體不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi2馬氏體不銹鋼2009-5-62008-1332.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr12~14%，含C：0.1~0.4%，Cr13型。常用牌號(hào)：12Cr13、20Cr13、30Cr13、40Cr13等特點(diǎn)：含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性；通過(guò)熱處理得到所要求的性能；切削加工性能較好。焊接性能差；有回火脆性。2009-5-62.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr12~14%，含C：0.1342.2熱處理及金相組織馬氏體型不銹鋼的熱處理：淬火，淬火回火，退火。退火或高溫回火：鐵素體+M23C6淬火：馬氏體+少量δ鐵素體淬火+高溫回火：保留馬氏體位向索氏體過(guò)熱：晶粒粗大，大量δ鐵素體形成欠熱：未溶解碳化物存在淬火+低溫回火：回火馬氏體2009-5-62.2熱處理及金相組織馬氏體型不銹鋼的熱處理：淬火，淬火135退火組織

為3Crl3鋼原材料退火狀態(tài)，用氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕，組織為點(diǎn)狀和球狀珠光體及沿晶界呈斷續(xù)分布的二次碳化物。2009-5-6退火組織

為3Crl3鋼原材料退火狀態(tài)，用氯化高鐵鹽酸水溶液136回火組織4Cr13鋼200~250℃低溫回火，回火馬氏體及細(xì)顆粒碳化物。馬氏體不銹鋼有回火脆性，所以回火時(shí)冷卻速度和回火溫度必須選擇適當(dāng)。2009-5-6回火組織4Cr13鋼200~250℃低溫回火，回火馬氏體及137鑄造馬氏體不銹鋼代表性牌號(hào)為ZG06Cr13Ni4Mo，相當(dāng)于國(guó)際上通用的CA-6NM。這種鑄鋼經(jīng)正火加一次回火或兩次回火處理后，有非常好的強(qiáng)韌性配合，且工藝（焊接）性能優(yōu)異，廣泛使用于水電站過(guò)流部件，水泵，壓縮機(jī)等機(jī)械。與普通馬氏體不銹鋼相比，此鋼種降低了碳的含量，加入了適量的鉬，因而經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，其組織為單一的低碳板條狀馬氏體，2009-5-6鑄造馬氏體不銹鋼代表性牌號(hào)為ZG06Cr13Ni4Mo，相當(dāng)138ZG06Cr13Ni4Mo顯微組織形貌2009-5-6ZG06Cr13Ni4Mo顯微組織形貌2009-5-61393

奧氏體型不銹鋼

2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi3奧氏體型不銹鋼

2009-5-62008-5-14Se1403.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：16%~25%，含Ni：75~20%，基本成分18%Cr，8%Ni，通常稱(chēng)為18-8型不銹鋼。常用牌號(hào)：304（18Cr-8Ni）、321（18Cr-9Ni-Ti）、347（18Cr-9Ni-Nb）316（18Cr-12Ni-2.5Mo）等特點(diǎn)：不能熱處理強(qiáng)化；無(wú)磁性，具有優(yōu)異的的耐腐蝕性；有良好的冷熱成型性和焊接性能；晶界腐蝕和應(yīng)力腐蝕傾向大，切削加工較困難。2009-5-63.1、成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：含Cr：16%~25%，含Ni141不銹鋼的常用熱處理工藝消除應(yīng)力處理固溶處理敏化處理穩(wěn)定化處理消除σ相處理2009-5-6不銹鋼的常用熱處理工藝消除應(yīng)力處理2009-5-61423.2、熱處理及金相組織固溶處理：1050~1100℃，組織：奧氏體過(guò)熱：晶粒長(zhǎng)大，δ鐵素體形成。敏化：500~850℃，組織：晶界析出M23C6，晶界貧鉻穩(wěn)定化：850~900℃，組織：A+MC（TiC、NbC）抑制晶間腐蝕消除應(yīng)力：低溫處理：300~350℃，高溫處理800℃以上；消除σ相：通過(guò)820℃以上的加熱或固溶處理消除2009-5-63.2、熱處理及金相組織固溶處理：1050~1100℃，組143鑄造奧氏體不銹鋼在鑄態(tài)條件下為奧氏體加鐵素體及少量沿晶界分布的碳化物。經(jīng)固溶處理后為奧氏體加少量鐵素體。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中尚未規(guī)定鑄造奧氏體不銹鋼中鐵素體含量的測(cè)定方法?？梢詤⒖济绹?guó)標(biāo)準(zhǔn)ASTM800中提出的圖表法，來(lái)測(cè)算鐵素體的含量。反過(guò)來(lái)，也可以據(jù)此來(lái)為控制和調(diào)整鑄鋼件的化學(xué)成分2009-5-6鑄造奧氏體不銹鋼在鑄態(tài)條件下為奧氏體加鐵素體及少量沿晶界分布144ASTM800中圖表法圖中的橫坐標(biāo)為鐵素體的體積含量，縱坐標(biāo)為合金的鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量的比值，自左到右三條曲線(xiàn)分別代表了1.04Cre/0.96Nie，Cre/Nie，0.96Cre/1.04Nie，對(duì)應(yīng)于中間值以及正負(fù)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差時(shí)的下限和上限范圍。鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量的計(jì)算公式分別為：Cre=Cr(%)+1.5Si(%)+1.4Mo(%)+Nb(%)–4.99Nie=Ni(%)+30C(%)+0.5Mn(%)+26(N-0.02%)+2.772009-5-6ASTM800中圖表法圖中的橫坐標(biāo)為鐵素體的體積含量，縱1454奧氏體-鐵素體雙相鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi4奧氏體-鐵素體雙相鋼2009-5-62008-5-141464.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體形成元素（Cr、Mo）減少奧氏體形成元素（Ni、Mn）當(dāng)不銹鋼中δ鐵素體含量很高而接近奧氏體含量時(shí)，稱(chēng)為奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼。2009-5-64.1成分、牌號(hào)、特點(diǎn)成分：在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體147雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相組織有磁性比奧氏體鋼強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，熱加工成型好，焊接性能好，仍具有鐵素體鋼的某些脆性。2009-5-6雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相組織2009-5-6148雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相不銹鋼的晶間腐蝕傾向比奧氏體小，這是由于此類(lèi)鋼在敏化溫度范圍（500~900℃）加熱，Cr23C6未在奧氏體晶界析出，而先在δ鐵素體內(nèi)析出，晶界不致于造成嚴(yán)重的貧鉻現(xiàn)象。雙相不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕能力也高于奧氏體，由于兩相都有足夠的的合金化，在許多介質(zhì)中能達(dá)到鈍化狀態(tài)，故有較好的耐蝕性能。2009-5-6雙相不銹鋼的特點(diǎn)雙相不銹鋼的晶間腐蝕傾向比奧氏體小，這是由于149雙相不銹鋼比鐵素體不銹鋼韌性好，比奧氏體鋼的強(qiáng)度高，但塑性及冷變形性較奧氏體鋼差，軋制后其組織沿軋制方向呈帶狀分布，使力學(xué)性能有較大的各向異性。2009-5-6雙相不銹鋼比鐵素體不銹鋼韌性好，比奧氏體鋼的強(qiáng)度高，但塑性及150形變雙相不銹鋼典型鋼種有022Cr22Ni5Mo3N，022Cr25Ni7Mo4N等。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中其金相檢驗(yàn)的方法有GB/T6401-1986鐵素體奧氏體型雙相不銹鋼中α-相面積含量金相測(cè)定法。但對(duì)材料中σ脆性相的析出的檢驗(yàn)尚沒(méi)有規(guī)定，可以參考ASTMA923標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行。2009-5-6形變雙相不銹鋼典型鋼種有022Cr22Ni5Mo3N，022151鑄造雙相不銹鋼典型鋼種有CD-4MCuN等。這類(lèi)鋼一般在固溶處理狀態(tài)使用，其金相組織是：在δ鐵素體基體上分布有小島狀的奧氏體，δ鐵素體的體積分?jǐn)?shù)約占50~65%。2009-5-6鑄造雙相不銹鋼典型鋼種有CD-4MCuN等。這類(lèi)鋼一般在固152鐵氰化鉀、氫氧化鉀水溶液侵蝕，組織為白色的奧氏體和灰黑色(實(shí)為棕色)的鐵素體，鐵素體的體積分?jǐn)?shù)約占50％。2009-5-6鐵氰化鉀、氫氧化鉀水溶液侵蝕，組織為白色的奧氏體和灰黑色(1535、沉淀硬化不銹鋼2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi5、沉淀硬化不銹鋼2009-5-62008-5-14Seni1545.1牌號(hào)、特點(diǎn)通過(guò)熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出，從而達(dá)到提高強(qiáng)度目的。沉淀硬化不銹鋼處理工藝：固溶處理、調(diào)整處理、時(shí)效處理常用牌號(hào)：05Cr17Ni4CuNb、07Cr17Ni7Al特點(diǎn)：固溶后為馬氏體或半奧氏體組織，最終沉淀析出馬氏體組織；有很高的強(qiáng)度；耐均勻腐蝕能力優(yōu)于馬氏體型鋼；加工成型和焊接性能良好。用途：航空工業(yè)2009-5-65.1牌號(hào)、特點(diǎn)通過(guò)熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出15517-4PH(05Crl7Ni4Cu4Nb）)鍛造后經(jīng)1050℃1h固溶，1050℃1h淬火，510℃1h時(shí)效組織為回火馬氏體和小塊狀鐵素體，以及彌散狀析出物，組織均勻。2009-5-617-4PH(05Crl7Ni4Cu4Nb）)鍛造后經(jīng)10156四、組織與相的鑒別方法A與F：A有孿晶組織，F(xiàn)呈帶狀或枝晶分布赤血鹽氫氧化鉀溶液。F玫瑰色、A光亮色熱染法（500℃）F亮黃色、A淺蘭色氫氧化鉀水溶液（電解）F灰色、A白色2009-5-6四、組織與相的鑒別方法2009-5-6157碳化物與σ相

堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、σ相橘紅色；深侵蝕碳化物為綠色、σ相棕橙色高錳酸鉀、氫氧化鈉水溶液（電解）：σ相橘紅色草酸電解：熱染法（500~700℃）加熱碳化物白色、σ相橙色2009-5-6碳化物與σ相

堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、σ相橘紅158475℃脆性

草酸電解液鐵素體呈微藍(lán)綠色（無(wú)脆性）鐵素體呈淺棕色（脆性）2009-5-6475℃脆性

草酸電解液2009-5-6159五、試樣的制備試樣的制備試樣的侵蝕2009-5-6五、試樣的制備試樣的制備2009-5-6160不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、低倍檢驗(yàn)：試驗(yàn)方法：GB/T226-1991鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)方法組織評(píng)定：參照GB/T1979-2001《結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評(píng)級(jí)圖》。

GB/T1220-2007《不銹鋼棒》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不得有肉眼可見(jiàn)得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點(diǎn)。2009-5-6不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法1、低倍檢驗(yàn)：2009-5-6161

不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法2、高倍檢驗(yàn)：非金屬夾雜物：GB/T10561-2005《鋼中非金屬夾雜物顯微評(píng)定方法》、ASTME45-2005、奧氏體晶粒度：GB/T6394-2002《金屬平均晶粒度測(cè)定方法》ASTME112鐵素體含量：GB/T13305-1991《奧氏體不銹鋼中α相面積含量金相檢驗(yàn)法》、GB/T6401-1986《鐵素體奧氏體雙相不銹鋼中α-相面積含量金相測(cè)定法》GB4234-2003《外科植入物用不銹鋼》標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鐵素體含量、夾雜物級(jí)別、晶粒度級(jí)別。2009-5-6不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目和方法2、高倍檢驗(yàn)：2009-5-162耐熱鋼的金相檢驗(yàn)2009-5-62008-5-14SeniorEngineerYangLi耐熱鋼的金相檢驗(yàn)2009-5-62008-5-14Senio163概述1、定義：向鋼中加入合金元素提高其熱強(qiáng)性和抗氧化性能。2、使用溫度：40