不锈钢的元素作用.doc

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1、不锈钢的性能及元素作用一、概述   半个多世纪以来，在主要产钢国家中，不锈钢已超过钢总产量的1%，总值的8%。在经济上占有一定的地位。在我国，不锈钢的产量，还不足钢的总产量的0.5%。   不锈钢从化学成份上讲，是一种以铁和碳为基础的含有较多合金元素的高合金钢。不锈钢从物理、化学性能上讲，是一种特殊钢。不锈钢在空气及弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀性——即不易生锈。不锈钢的性能及元素作用一、概述   半个多世纪以来，在主要产钢国家中，不锈钢已超过钢总产量的1%，总值的8%。在经济上占有一定的地位。在我国，不锈钢的产量，还不足钢的

2、总产量的0.5%。   不锈钢从化学成份上讲，是一种以铁和碳为基础的含有较多合金元素的高合金钢。不锈钢从物理、化学性能上讲，是一种特殊钢。不锈钢在空气及弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀性——即不易生锈。不锈钢的性能及元素作用一、概述   半个多世纪以来，在主要产钢国家中，不锈钢已超过钢总产量的1%，总值的8%。在经济上占有一定的地位。在我国，不锈钢的产量，还不足钢的总产量的0.5%。   不锈钢从化学成份上讲，是一种以铁和碳为基础的含有较多合金元素的高合金钢。不锈钢从物理、化学性能上讲，是一种特殊钢。不锈钢在空气及弱腐蚀介质中能

3、抵抗腐蚀性——即不易生锈。不锈钢的性能及元素作用一、概述   半个多世纪以来，在主要产钢国家中，不锈钢已超过钢总产量的1%，总值的8%。在经济上占有一定的地位。在我国，不锈钢的产量，还不足钢的总产量的0.5%。   不锈钢从化学成份上讲，是一种以铁和碳为基础的含有较多合金元素的高合金钢。不锈钢从物理、化学性能上讲，是一种特殊钢。不锈钢在空气及弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀性——即不易生锈。不锈钢，不是绝对的不生锈不被腐蚀，而是生锈量、被腐蚀量少；生锈和被腐蚀的过程较慢，甚至根本不能察觉。因此说，不锈只具有相对的含义，而不是绝对

4、的。二、不锈钢的性能和组织为了加深对不锈钢的理解，我们有必要先了解一下各种元素对不锈钢的性能和组织的影响。1．铬——是构成不锈钢的基本元素。铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。当含铬量不低于12.5%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显著提高钢的耐蚀性。铬的含量越高，钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、37.5%原子时，会发生第二次第三次的突变，使钢具有更高的耐腐蚀性能。2．镍——单独不能构成不锈钢镍对不锈钢耐腐蚀的影响，只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为，低炭镍钢要获得纯奥氏体

5、组织，含镍量需达24%；要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变，含镍量需在27%以上。所以，镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍，就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织，并可以提高钢对非氧化性介质（如：稀硫酸、盐酸、磷酸等）的耐蚀性，并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。3．锰和氮——可代替铬镍不锈钢中的镍   锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一，而氮的作用比镍大很多，约为镍的40倍左右。因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。同时，高锰奥

6、氏体钢不易加工。因此，在不锈钢中不单独使用锰，只用部分代替镍。4．碳——在不锈钢中具有两重性碳在不锈钢中的含量及其分布的形式，在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织：一方面碳是稳定奥氏体元素，并作用的程度很大，约为镍的30倍，含碳量高的（马氏体）不锈钢，完全可以接受淬火强化，从而在机械性能方面可大大提高它的强度；另一方面由于碳和铬的亲和力很大，在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加，则与碳形成碳化物的铬越多，从而显著降低钢的耐蚀性。所以，从强度与耐腐蚀性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相

7、矛盾的。在实际应用中，为了达到耐腐蚀的目的，不锈钢的含碳量一般较低，在大多在0.1%左右，为了进一步提高钢的耐腐蚀能力，特别是抗晶间腐蚀的能力，常采用超低碳的不锈钢，含碳量在0.03%甚至更低；但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢，由于要求有高的硬度和耐磨性，因而含碳量较高，一般均在0.85~1.00%之间。如9Cr18钢等。5．钛和铌——能防止不锈钢的晶间腐蚀不锈钢加热到450~800℃时，常常由于在晶界析出铬的碳化物而使晶界附近的含铬量下降形成贫铬区，导致晶界附近的电极电位下降，从而引起电化学腐蚀。这种腐蚀叫做晶

8、间腐蚀。常见的如在焊缝附近的热影响区内发生的晶间腐蚀。而钛和铌是强碳化物形成元素，它与碳的亲和力比铬大得多，钢中加入钛或铌，就能使钢中的碳首先与钛或铌形成碳化物，而不与铬形成碳化物，从而保证晶界附近不致因贫铬而产生晶间腐蚀。因此，钛和铌常用来固定钢中的碳，提高不锈钢抗晶间腐蚀的能力，并改善钢的焊接性能。钛或铌的加入量要根据含碳量而