金属材料学第5章不锈钢

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1、第5章不锈钢不锈钢是指在空气、水、盐水、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢。仅能抵抗大气、水等介质腐蚀的钢叫做不锈钢，在酸、碱等介质中具有抗腐蚀能力的钢称为耐酸钢。能抵抗大气、水等介质腐蚀的不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢肯定是能抵抗大气、水等介质腐蚀的。习惯上都称为不锈钢，其实是有很大区别的。5.1概述5.1.1金属腐蚀类型1、均匀腐蚀（generalattack）腐蚀均匀地在材料的表面产生，损坏大量的材料。容易发现，危害性不是很大。2、点腐蚀（pointcorrosion）由于应力等原因使腐

2、蚀集中在材料表面不大的区域，向深处发展，最后甚至能穿透金属。3、晶界腐蚀（intergranularcorrosion）晶界腐蚀是指腐蚀过程是沿着晶界进行的，其危害性最大。如虫蛀的苹果。4、应力腐蚀（stresscorrosion）钢在拉应力状态下能发生应力腐蚀破坏的现象。没有什么预兆，所以其危害性也是比较大的。5、磨损腐蚀（corrosionwear）在腐蚀介质中同时有磨损，腐蚀和磨损相互促进、相互加速的现象称为磨损腐蚀。图各种腐蚀类型金属电化学腐蚀现象：不同金属的直接接触，如铜与钢；同一金属

3、在有浓差的介质中，→浓差电池，如存水的铁桶、盐炉中的电极；不同电位的显微组织，→微电池，如生锈、金相组织的腐蚀；成分不均匀,→微电池，如晶界与晶粒内部；应力不均匀，如铁丝弯曲处易蚀，铆钉头易蚀。5.1.2性能要求与提高钢耐腐蚀性能的途径性能要求（1）不锈钢具有较高的耐蚀性（2）不锈钢应具有一定的力学性能。很多构件是在腐蚀介质下承受一定的载荷（3）不锈钢应有良好的工艺性能。管材、板材、型材等要经过加工变形制成构件，如容器、管道、锅炉等。因此不锈钢的工艺性也很重要，主要有焊接性、冷变形性等。提高钢耐

4、腐蚀性能的途径主要有：（1）形成稳定保护膜，→Cr、Al、Si有效。（2）↑固溶体电极电位或形成稳定钝化区→Cr、Ni、Si：Ni贵而紧缺，Si易使钢脆化，Cr是理想的。（3）获得单相组织→Ni、Mn→单相奥氏体组织。（4）机械保护措施或复盖层，如电镀、发兰、涂漆等方法。5.1.3不锈钢的组织与分类铁素体形成元素：Cr、Mo、Si、Ti、Nb等；奥氏体形成元素：C、N、Ni、Mn、Cu等。铬当量[Cr]=Cr+1.5Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+5V+0.75W镍当量[

5、Ni]=Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu铬当量和镍当量的综合作用结果决定不锈钢的组织→组织状态图。图不锈钢组织状态图（焊后冷却）不锈钢分类⑴M不锈钢：1Crl3~4Crl3等Crl3型，Crl7Ni2、9Cr18等⑵F不锈钢：如0Cr17Ti，1Cr25Ti，00Cr27Mo等⑶A不锈钢：具有单相A组织，如0Cr18Ni9、1Crl8Mn8Ni5N等⑷A-F复相不锈钢：如0Cr21Ni5Ti⑸沉淀硬化不锈钢5.2影响不锈钢组织和性能的因素5.2.1合金元素对钢组织和性能的影响一

6、、铬元素的作用Cr是决定钢耐蚀性的主要元素↑固溶体电极电位表面形成致密氧化膜Cr↑耐蚀性的作用符合n/8定律Cr对Fe-Cr电极电位的影响Tammann定律将较稳定的A组元加入到较活泼的B组元固溶体中，当A组元含量达n/8原子比时，固溶体电极电位突然升高，耐蚀性也有一急剧变化。也称为二元合金固溶体电位的n/8定律二、碳和氮的作用C：C↑，强度↑，↓冷变形性、焊接性、耐蚀性；综合因素→碳量应尽可能地低N：稳定A组织，↑强度，又能保持好的塑韧性，↑耐腐蚀性能，特别是耐局部腐蚀三类：控氮型（0.05~

7、0.10%）中氮型（0.10~0.40%）高氮型（>0.40%）三、其它元素的影响Ni是奥氏体形成元素，能适当提高固溶体电极电位；能形成单相奥氏体；锰可部分代Ni，但不单独加入；钛和铌能形成稳定K，固定C，使Cr固溶于基体，从而防止晶界腐蚀;钼能↑不锈钢钝化能力，扩大钝化介质范围5.2.2腐蚀介质对钢耐蚀性的影响金属的耐蚀性与介质的种类、浓度、温度和压力等环境条件有密切的关系必须根据工作介质的特点来正确选择使用不锈耐蚀钢钢种。1、在大气、水、水蒸气等弱腐蚀介质。→>13％Cr2、氧化性介质，如硝

8、酸。易形成钝化的氧化膜，>17％Cr，Cr越高越好；3、非氧化性酸，如稀硫酸。在>17％Cr基础+Mo、Cu；4、强有机酸，在Cr-Mn型不锈钢基础上，加入Mo、Cu；5、含有Cl-离子的介质，如海水,Cl-很小，有很大腐蚀性。5.3铁素体不锈钢一、常用铁素体不锈钢及特点铁素体不锈钢主要有三种类型：（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