不锈钢及耐热钢的分类和特性.ppt

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1、第4章不锈钢及耐热钢的焊接不锈钢及耐热钢的分类和特性不锈钢的基本定义不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称。耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。在高温下具有较好的抗氧化性并有一定强度的钢种称为抗氧化钢；在高温下有一定的抗氧化能力和较高强度的钢种称为热强钢。一般来说，耐热钢的工作温度要超过300～350℃。不锈钢和耐热钢采用相同的牌号，容易混淆。水轮机主轴4.1不锈钢及耐热钢的分类及特性4.1.1不锈钢及耐热钢的分类(1)按化学成分分类①铬不锈钢Cr≥12%，如Cr13、Cr17等；②铬镍不锈钢在铬不锈钢中加入Ni，以提高耐腐蚀性、焊接性

2、和冷变形性，如1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni12Mo3Ti等；③铬锰氮不锈钢含有Cr、Mn、N元素，不含Ni，如Cr17Mn13Mo2N等。2.按用途分类（1）不锈钢在大气环境及浸蚀性介质中使用的钢，工作温度一般不超过500℃，要求耐腐蚀，对强度要求不高。如Cr13系列不锈钢和低碳Cr-Ni钢（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti）或超低碳Cr-Ni钢（如00Cr25Ni22Mo2、00Cr22Ni5Mo3N等）。（2）热稳定钢在高温下具有抗氧化性能，对高温强度要求不高。工作温度可高达900~1100℃。常用的有高Cr钢（如1Cr17、1Cr25Si2）和Cr-Ni钢（如2Cr2

3、5Ni20、2Cr25Ni20Si2）。（3）热强钢在高温下既要有抗氧化能力，又要具有一定的高温强度，工作温度600~800℃。如Cr-Ni奥氏体钢（如1Cr18Ni9Ti、1Cr16Ni25Mo6、4Cr25Ni20、4Cr25Ni34等）。3.按空冷后显微组织分类1）奥氏体钢是应用最广的一类，分为18-8系列（如0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Mn8Ni5N、0Cr18Ni12Mo2Cu等）和25-20系列（如2Cr25Ni20Si2、4Cr25Ni20和00Cr25Ni22Mo2等）两大类。供货状态多为固溶处理态。此外，还包括沉淀硬化钢，如0Cr17Ni4CuNb（

4、简称17-4PH）和0Cr17Ni7Al（简称17-7PH）。2）铁素体钢含Cr17%~30%，主要用作耐热钢，也用作耐蚀钢，如1Cr17、1Cr25Si2及00Cr30Mo2高纯铁素体钢。铁素体钢多以退火状态供货。3）马氏体钢以Cr13系列最为典型，如1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13及1Cr17Ni12。以Cr12为基的1Cr12MoWV多元合金马氏体钢，用作热强钢。热处理对马氏体钢力学性能影响很大，须根据要求规定供货状态，或者是退火状态，或者是淬火＋回火状态。4）双相不锈钢钢中奥氏体占40%~60%，δ铁素体占60%~40%，这类钢具有优异的抗腐蚀性能。最典型的有18-5

5、型、22-5型、25-5型，如00Cr18Ni5Mo3Si2、00Cr22Ni5Mo3N、0Cr25Ni7Mo4WCuN。与18-8钢相比，主要特点是提高Cr而降低Ni，同时添加Mo和N。这类双相不锈钢以固溶处理态供货。表4.2铁素体不锈钢的化学成分表4.3马氏体不锈钢的化学成分4.1.2不锈钢及耐热钢的特性1.不锈钢的热物理性能合金元素含量越多，热导率λ越小，而线膨胀系数α和电阻率μ越大。奥氏体不锈钢的线膨胀系数大，在焊接过程中会引起较大的焊接变形，特别是在异种钢焊接时，由于两种材料的热导率和线膨胀系数有很大差异，会产生很大的应力，成为焊接区产生裂纹的原因之一。非奥氏体钢具有磁性；奥氏体

6、钢只有25-20及16-36奥氏体钢不呈现磁性；18-8奥氏体钢在退火状态下无磁性，在冷作条件能显示出强磁性。几种不锈钢及耐热钢的热物理性能●铁素体不锈钢和马氏体不锈钢的热物理性能相似，但铁素体、马氏体不锈钢的线膨胀系数比奥氏体钢小约50%。●线膨胀系数大，导热系数系数小，会产生焊接应力。2.不锈钢的耐腐蚀性能腐蚀形式：均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀(1)均匀腐蚀是指接触腐蚀介质的金属表面全部产生腐蚀的现象。均匀腐蚀使金属截面不断减少，对于被腐蚀的受力零件，会使其承受的应力逐渐增大，最终达到材料的断裂强度而发生断裂。对于硝酸等氧化性酸，不锈钢能形成稳定的钝化层，不易产生均匀

7、腐蚀。对硫酸等还原性酸，只含Cr的马氏体钢和铁素体钢不耐腐蚀，而含Ni的Cr-Ni奥氏体钢则显示了良好的耐腐蚀性。在含氯离子（Cl-）的介质中，Cr-Ni钢也容易发生钝化层破坏而发生腐蚀。如果钢中含Mo，在各种酸中均有改善耐蚀性的作用。双相不锈钢由于两相比例合适，含足量的Cr、Mo，其耐蚀性与含Cr、Mo数量相当的Cr-Ni奥氏体不锈钢相近。马氏体钢不适于强腐蚀介质中使用。(2)点腐蚀（PittingCorrosion）