不锈钢材料学专业知识学习培训ppt课件.ppt

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1、第六章不锈钢不锈钢:指耐大气和酸、碱、盐等介质腐蚀的合金钢总称。其中称耐大气、蒸汽和水腐蚀的钢为“不锈钢”；称抗酸、碱、盐等强介质腐蚀的钢为“耐酸钢”。不锈钢的广义型定义还包括不锈耐热钢。这些钢，尤其是奥氏体不锈钢因具有良好的耐蚀性和焊接性，优良的热强性和冷、热加工性能以及冷形变后又具有强度、塑性和韧性的良好综合性能，所以在石油、化工、宇航和核工业等领域中被广泛应用。重水堆的容器和轻水堆、重水堆与快堆的主管道、主泵等多是由奥氏体不锈钢制成的。3.1不锈钢产生钢的腐蚀是因金属表面及其内部或二者之一，在腐蚀介质中发生化学或电化学反应而引起的，金属内部腐蚀是指金属基体中不同相之间或同一相的晶

2、粒与晶界之间形成的原电池腐蚀。如钢的珠光体组织，因是铁素体和渗碳体的机械混合物，在电解溶液中，铁素体是阳极，渗碳体是阴极，它们形成微电池组，铁素体被溶解，渗碳体仍保持完整。针对上述腐蚀诱因采取合金化方法：1）对化学腐蚀：在钢的表面若能形成一层致密、牢固的氧化膜，将能防止高温下的钢被氧化。比如铬就有此特性。2）对电化学腐蚀：若能通过调整合金成分使基体呈单相组织，或者使铁的电极电位由负变正，即能起到减小电化学腐蚀的作用。这是生产不锈钢的理论根据。例如铬和镍具有上述功能，当钢中含Cr量增加到12.5％原子比时，铁的阳极电位由－0.6V突然跃升到0.2V。★意味着钢中的铁素体和碳化物之间的电位

3、差明显减小，从而可显著降低基体中微电池的电化学腐蚀速率。★因钢中含有大量Cr，使金属表面生成了一层致密、薄而牢固的FeO·Cr2O3钝化膜，从而起到了隔绝腐蚀介质、保护金属表面的作用。美国不锈钢手册称含12％铬的铁基合金为不锈钢。另外，为了减少不同相之间的原电池腐蚀，根据有关相图又发展了单相铁素体和单相奥氏体不锈钢，尤其在后者基础上通过降碳或添加Ti，Mo，Nb与提高Cr，Ni含量等，又进一步发展了具有全面耐蚀性能和良好力学性能的一系列不锈钢。3.2不锈钢的分类与成分特点分类：按成分分类主要有铬不锈钢和铬镍不锈钢，它们各以Cr13和Cr18Ni8为代表。按组织分类有：奥氏体型、铁素体型

4、、马氏体型和奥氏体+铁素体与沉淀硬化型不锈钢。不锈钢组织主要决定于钢中C，Cr，Ni三元素的各自含量与相互配比。成分特点：（1）马氏体不锈钢的形成区在13％－17％Cr和2％Ni范围内；（2）铁素体不锈钢形成区处于13％－30％Cr和2％－3％Ni区间；（3）当Ni＞3%，Cr＞18％后，二者按比例相应增加可获得奥氏体+铁素铁双相不锈钢；（4）当Ni＞8％，Cr在18％－27％范围内可获得单相奥氏体不锈钢；（5）沉淀硬化型不锈钢主要有马氏体型和半奥氏体型，所以其成分范围处于奥氏体与马氏体及双相不锈钢之间。3.3各类不锈钢的特点奥氏体不锈钢：典型代表是在18％Cr钢加8％Ni，通常称此钢

5、为18－8钢，具有良好的耐蚀性和焊接性以及优良的强度、塑性和韧性的综合性能。18-8钢中的单相γ是介稳相：碳在室温奥氏体中的溶解度仅有0.03％，而该钢除超低碳外，一般规定碳为0.10％左右，因此钢缓冷到图中的SK线之下的平衡组织为γ＋α＋C，即奥氏体+铁素体+合金碳化物[(Cr，Fe)23C6]。这表明18-8钢中的单相γ是介稳相，钢加热ES线之上经固溶后快冷得到的，因此含有过饱和的碳。★奥氏体不锈钢的成分特点：1）低碳（~0.1%C）、高Cr、Ni是此类钢的成分特点，有较高的耐蚀性。钢中的C易与Cr在晶界处形成碳化物Cr23C6，造成近晶界区域贫铬而使抗蚀性降低，这就是晶间腐蚀。2

6、）钢中加入Ti、Nb等碳化物形成元素，是为了消除所含碳引起的晶间腐蚀。因而奥氏体不锈钢均含碳量很低。加入的Ti、Nb比Cr更易形成稳定的碳化物，避免形成Cr23C6，从而消除了晶间腐蚀。3）为进一步提高奥氏体稳定性，以获得更高的耐蚀性和抗热性，可将钢的成分从18-8型过渡到23-13型以及23-28型不锈钢。4）为节省稀缺昂贵的Ni，国内外都发展了一些低Ni或无Ni的钢种，即用Mn、N代替部分或全部Ni，我国列入国家标准的有0Cr18Mn8Ni5N、0Cr17Mn13Mo2N等。铁素体不锈钢：这类钢因Cr(13~17%)含量高，钝化性能好，故具有良好的耐蚀性和抗氧化性，其强度和抗应力腐

7、蚀性能以及导热率和热膨胀率均比奥氏体不锈钢好，但具有4750C脆性（因富Cr的α相析出）。σ相析出脆性（FeCr金属间化合物）和高温脆性（晶粒长大和C，N化合物析出）以及焊接性能差并对晶间腐蚀比较敏感。马氏体不锈钢：（碳在体心立方铁素体中的过饱和固溶体）这类钢的特点是强度、硬度和耐磨性高，但焊接性、耐蚀性和热加工性能以及塑韧性比较差。沉淀硬化型不锈钢：沉淀硬化型不锈钢有马氏体型、奥氏体型、奥氏体+马氏体型和奥氏体+铁素体型四类。它们是在各类不锈