《不锈钢及其热处》ppt课件

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1、不锈钢及其热处理第一部分不锈钢相关知识一、不锈钢定义及介定范围在我国GB/T13304《钢的分类》标准中，按用途及使用特性分类方法规定，将不锈钢、耐蚀钢、耐热钢归为一类，称为“不锈、耐蚀和耐热钢”。但,严格说来，它们之间是有区别的。按定义：●不锈钢是指在空气中或接近中性介质中，不产生锈蚀的钢。●耐蚀钢是指在一些含有化学腐蚀介质，如酸、碱、盐及其溶液中、海水中及一些腐蚀气体中均能够不产生或很少产生腐蚀的钢。●耐热钢是指在较高温度环境中能够抗氧化、抗蠕变的钢。当然，一般耐蚀钢和耐热钢都具有不锈的特性，而在日常习惯上，又把不锈钢和耐蚀钢简称不锈钢。为便于说明问题，在今天

2、的课程内容中，将不锈钢定义为“含适当的碳、含铬（Cr）大于12％，或还含有其它合金元素，能在含有腐蚀介质的液体或气体中具有抵抗腐蚀能力的铁基合金。”这就从成分上和特性上两个方面明确了不锈钢的概念。二、不锈钢的开发与发展关于不锈钢的发现和报导，最早出现在英国，之后，美国、德国、法国相继取得研究成果。最先出现的是铁素体不锈钢，随后发展了马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢。随着社会发展和人类的需求，这些钢也满足不了要求了，如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢耐蚀性好，但力学性能差;马氏体不锈钢可调整力学性能，但耐蚀性受到限制。所以，开发了沉淀硬化不锈钢。●再如，为了解决在某些介质中构件产生的局部腐蚀

3、和应力腐蚀破坏，研发出了能在含cl-介质及海水中有特殊耐蚀效果的“双相不锈钢”。●目前，不锈钢已具有铁素体、马氏体、奥氏体、沉淀硬化不锈钢和铁素体-奥氏体双相不锈钢等五大系列的不锈钢大家族。三、不锈钢耐蚀机理及主要合金元素的作用不锈钢耐蚀原因有许多解释：从化学理论方面：不锈钢与介质作用时，表面生成以Cr2O3为主的薄膜，也叫钝化膜，其阻止腐蚀介质穿透，保护了金属基体。从电子理论方面：金属的钝化状态与未填满的电子层有关，Cr有力求吸收电子特性，使Fe原子失去电子而被钝化。电极电位理论方面：当Fe-Cr合金固溶体中Cr量比达1/8（即12.5％）时，电极电压由-0.56V

4、跃增到+0.2V，使金属在电溶液介质中更稳定。从上可见，对不锈钢耐蚀性的任何一种解释，都与合金元素Cr的作用有关，其起主要作用。●此外，由于材料所处环境的多样性，有时，还要填加其它合金元素：*Mo：形成MoO，促进基体钝化；*Cu：使钝化膜含有CuO，提高耐蚀性；*N：钝化膜中富集Cr2N，使钝化膜中Cr浓度提高；*Ni：与Cr共同作用，改变组织结构，从而改善耐蚀性和力学性能；*Ti或Nb：稳定钢中的C，进而稳定了钢中的Cr，保证耐蚀性；*Mn：代替Ni的作用，降低钢的成本；*Al、Nb、Cu等：借助于它们可以从基体中弥散析出，达到强化作用。Al还对铁素体不锈钢有钝化作

5、用；*S、Se：提高不锈钢的易切削性；*W：在双相不锈钢中，可抑制金属的再溶解，起缓蚀的作用；*Co：提高不锈钢硬度；*V：提高不锈钢热强性；*C：它的作用有两重性：▲一方面，加入C并调整其含量可改变不锈钢的组织，从而改变和调节力学性能▲另一方面，因其与Cr有较强的亲合力，会降低固溶体中Cr量，降低耐蚀性，还会形成Cr-C化合物沿晶界析出，产生晶间腐蚀。●上面提到的是合金元素在不锈钢中的作用，当各种合金元素同时存在时，作用会更复杂化。四、不锈钢的分类不锈钢有多种分类方法，如，按化学成分、按功能特征、按金相组织和热处理特性等。从热处理方面考虑，按金相组织和热处理特性分

6、更具有实际意义。这种分类方法就是把钢加热到某一高温温度后，快速冷却到室温时，能获得的主要金相组织类型。●按这种分类方法，可把不锈钢分为五类（考虑了热处理特性）。五、各类不锈钢主要特性铁素体不锈钢*主要合金元素是Cr，或加入少量稳定铁素体的元素，如Al、Mo等，组织为铁素体*有不太高的强度，不能用热处理方法调整性能，有一定塑性，脆性较大*在氧化类介质，如硝酸中有良好的耐蚀性，在还原性介质中耐蚀性较差。●奥氏体不锈钢*含有较高的Cr，一般大于18％，并含有8％左右的Ni，有的以Mn代Ni，为进一步提高耐蚀性，还有的加入Mo、Cu、Si、Ti、Nb等元素。*加热冷却时不发生相变，不

7、能用热处理方法强化，具有较低的强度，高的塑、韧性。*对氧化性介质有强的抗蚀能力，加入Ti、Nb后具有较好的抗晶间腐蚀的能力●马氏体不锈钢*马氏体不锈钢主要含12-18％的Cr，并依照需要调整C量，一般在0.1-0.4％，对于制作工具时，C可达0.8-1.0％，有的为提高抗回火稳定性，加入Mo、V、Nb等。*高温加热并以一定速度冷却后，组织基本是马氏体，依据C及合金元素的差异，有的可能会含有少量铁素体、残余奥氏体或合金碳化物。*加热和冷却时会发生相变，因此，可