各類合金元素在不銹鋼中的作用

各類合金元素在不銹鋼中的作用第1頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月各類合金元素在不銹鋼中的作用2015.3第2頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響二不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系三一合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響第3頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響1第4頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月影響不銹鋼組織的兩大類合金元素形成鐵素體的元素：Cr、Mo、Si、Al、Ｗ、Ti、Nb形成奧氏體的元素：C、N、Ni、Co、Mn、Cu第5頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量

是指各合金元素形成鐵素體組織或形成奧氏體組織的能力的總合Creq＝Cr＋１.5Mo＋１.5Si＋１.75Nb＋1.5Ti＋5.5Al＋0.75W，各元素前的數(shù)字為該元素形成鐵素體的能力相當(dāng)于鉻形成鐵素體能力的倍數(shù)Nieq＝Ni＋Co＋30(C+N)＋0.5Mn＋0.3Cu，各元素前的數(shù)字為該元素形成奧氏體的能力相當(dāng)于鎳形成奧氏體能力的倍數(shù)

第6頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月舍夫勒?qǐng)D指出了自高溫冷卻后，鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量對(duì)不銹鋼基體組織的影響，從圖中可以根據(jù)不銹鋼化學(xué)成分中的鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量大致確定鋼的基體組織類型和組成(3)鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量對(duì)組織的影響第7頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Fe-Cr平衡相圖α，δ鐵素體，體心立方結(jié)構(gòu)具有鐵磁性γ奧氏體，面心立方結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性σ金屬化合物，四方晶體結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性，脆硬，600-800℃

α’在α基體上形成的富Cr的沉淀相，400-540℃第9頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)對(duì)凝固組織的影響F模式：L→δ+L→δ→γ+δFA模式：L→δ+L→L+δ+γ→δ+γ→γAF模式：L→γ+L→L+δ+γ→δ+γA模式：L→γ+L→γ當(dāng)Creq/Nieq＜1.5時(shí)，液相中先析出A，即采用AF凝固模式模式當(dāng)1.52＜Creq/Nieq＜1.95時(shí)，液相中先析出F，即采用FA模式第10頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月以JISCO304、316L、430、409L為例，分析奧氏體不銹鋼的凝固組織①304、316L不銹鋼Creq/Nieq≈1.6-1.9之間，凝固模式為FA模式②430、409L不銹鋼Creq/Nieq＞2，凝固模式為F模式

CMnNiCrNSiMoNieqCreqCreq/Nieq3040.0451.158.0318.140.0450.409.95518.741.88316L0.0221.3510.1216.560.0120.52.0611.4619.371.694300.040.350.1516.150.0350.3201.52516.6310.90409L0.0170.20.111.520.0140.500.7112.2717.28第11頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月w(Fe)=70%Fe-Cr-Ni三元系中的偽二元相圖第12頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月w(Cr)=17%第13頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3044302205第14頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響2第15頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)力學(xué)性能置換型原子和間隙性原子所處位置示意圖第16頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月元素對(duì)不銹鋼力學(xué)性能的影響第17頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、鉻銹鋼中鉻量的增加，不僅在氧化性酸介質(zhì)中耐蝕性增加，而且對(duì)不銹鋼在氯化物溶液中（包括含Ｃl-的大氣和水介質(zhì)）耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕能力的提高也有重要影響。鉻與不銹鋼中的碳形成碳化物，雖然降低鋼的耐蝕性，引起晶間腐蝕，但當(dāng)碳量一定時(shí)，隨鋼中鉻量增加，晶間腐蝕敏感性則下降。第18頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鎳在不銹鋼中，是僅次于鉻的重要合金元素。鎳可促進(jìn)不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，提高不銹鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性。因此，不銹鋼中鉻與鎳共存，可顯著強(qiáng)化不銹鋼不銹性和耐蝕性。鎳對(duì)不銹鋼的高溫抗氧化性有益，但對(duì)高溫抗硫化性有害。鎳與鉻組合能顯著降低奧氏體不銹鋼在苛性介質(zhì)(如NaOH)中的耐蝕性，鎳還可以提高18-8型不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕的能力隨奧氏體不銹鋼中鎳量的增加，碳在鋼中的溶解度下降，高鎳奧氏體不銹鋼中含碳量需≤0.02%2、鎳第19頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、銅銅可以提高不銹鋼的不銹性和耐蝕性，特別是在硫酸等還原性介質(zhì)中的作用更為明顯銅可以顯著降低不銹鋼的強(qiáng)度和冷加工硬化傾向，改善鋼的塑性，是提高各類不銹鋼冷成形性的重要元素第20頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、氮氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度較低，但在奧氏體不銹鋼中的溶解度很高，容量無(wú)限，且價(jià)格低廉，是現(xiàn)代不銹鋼中非常有發(fā)展前途的重要合金元素氮可以促進(jìn)鈍化膜的鉻的富集，提高鋼的鈍化能力，降低鉻在碳中的活性，抑制鋼種鉻的碳化物的析出，降低晶間腐蝕敏感性。氮不僅顯著提高奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的耐氧化性酸、還原性酸介質(zhì)的全面腐蝕性能，而且還提高它們的耐晶間腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕的性能，氮在不銹鋼中提高鋼的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕的能力約為鉻的16~30倍第21頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第22頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、錳錳是奧氏體形成元素，隨不銹鋼中錳含量的增加，可顯著提高氮在鋼中的溶解度，氮、錳復(fù)合加入用來代替鋼中的昂貴稀缺的金屬鎳。但向不銹鋼中復(fù)合加入錳、氮，僅能從組織上獲得奧氏體而代替鎳，但并不能在耐蝕性方面代鎳，特別是錳的加入，不僅對(duì)不銹鋼的耐蝕性無(wú)益，而且常常是有害的第23頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月6、碳碳是傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼中最重要的合金元素，的作用是擴(kuò)大γ相區(qū)，提高鋼的淬透性，但隨鋼中碳含量的增加與馬氏體不銹鋼強(qiáng)度、硬度增加的同時(shí)，鋼的塑性、韌性，耐蝕性下降碳與鋼中的鉻結(jié)合，形成鉻的碳化物，導(dǎo)致晶界貧鉻，引起晶間腐蝕和耐蝕性的下降第24頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月向不銹鋼中加入適量硅，可使不銹鋼具有優(yōu)良的耐高溫、高濃度硝酸和硫酸腐蝕的性能，這與硅在不銹鋼表面形成富硅的氧化物保護(hù)膜有關(guān)當(dāng)不銹鋼中硅含量過高時(shí)，會(huì)使得鋼種σ、χ等脆性相析出的敏感性增加，鋼的塑性、韌性下降，耐蝕性降低7、硅第25頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系3第26頁(yè)，課件共27頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月不銹鋼的不銹耐蝕性主要由化學(xué)成分決定在一些條件的影響下，鋼中的化學(xué)成