第五章_不銹鋼

1、第五章第五章特殊鋼特殊鋼-不不 銹銹 鋼鋼材料失效的主要形式材料失效的主要形式磨損磨損腐蝕腐蝕疲勞疲勞疲勞疲勞：材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的：材料在應(yīng)力或應(yīng)變的反復(fù)作用下所發(fā)生的性能變化叫疲勞。性能變化叫疲勞。磨損：磨損：材料接觸表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中由于機(jī)械、間材料接觸表面在相對(duì)運(yùn)動(dòng)中由于機(jī)械、間或伴有化學(xué)作用而產(chǎn)生的不斷損耗現(xiàn)象?；虬橛谢瘜W(xué)作用而產(chǎn)生的不斷損耗現(xiàn)象。腐蝕：腐蝕：是在外界介質(zhì)的作用下使金屬逐漸受到破是在外界介質(zhì)的作用下使金屬逐漸受到破壞的過程。壞的過程。l每年被腐蝕破壞掉的鋼材占全球鋼年產(chǎn)量的每年被腐蝕破壞掉的鋼材占全球鋼年產(chǎn)量的1/10，因腐蝕而損失的金屬價(jià)值就占到全球，

2、因腐蝕而損失的金屬價(jià)值就占到全球生產(chǎn)總值的生產(chǎn)總值的4左右，這還不包括因?yàn)楦g左右，這還不包括因?yàn)楦g造成設(shè)備失效引發(fā)的間接損失；造成設(shè)備失效引發(fā)的間接損失；l 2006年全球鋼產(chǎn)量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的年全球鋼產(chǎn)量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的12.39億億噸噸 ，中國的鋼產(chǎn)量達(dá)到，中國的鋼產(chǎn)量達(dá)到4.18億噸億噸 ，為全球，為全球第一大產(chǎn)鋼國；第一大產(chǎn)鋼國；l鞍本鋼鐵集團(tuán)鞍本鋼鐵集團(tuán) 2255.76萬噸萬噸 寶鋼集團(tuán)有限公司寶鋼集團(tuán)有限公司 2253.18萬噸萬噸 廣州鋼鐵企業(yè)集團(tuán)有限公司廣州鋼鐵企業(yè)集團(tuán)有限公司 331.51萬噸萬噸第一節(jié)第一節(jié) 金屬腐蝕的機(jī)理金屬腐蝕的機(jī)理一、金屬腐蝕的種類一、金屬腐蝕的種類:1.

3、 化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕 金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 干燥氣體和非電解質(zhì)溶液干燥氣體和非電解質(zhì)溶液 ) 發(fā)生發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕?；瘜W(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。 例如例如: 高溫氧化、脫碳等。高溫氧化、脫碳等。化學(xué)腐蝕：化學(xué)腐蝕：4Fe+3O22Fe2O3 Fe+2H2OFe(OH)2+H2化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)：化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)：不產(chǎn)生腐蝕電流，在反應(yīng)表不產(chǎn)生腐蝕電流，在反應(yīng)表面形成一層化學(xué)生成物。面形成一層化學(xué)生成物。氧化膜的形成及氧化膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)氧化膜的形成及氧化膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)腐是化學(xué)腐蝕的重要特征。蝕的重要特征。l致密的氧化物膜（鈍化膜）致密的氧化物膜（鈍化膜）能阻止進(jìn)一步的腐能阻止進(jìn)一步的腐蝕；蝕

4、；Al2O3，SiO2，Cr2O3l不連續(xù)的或者多孔狀的氧化膜不連續(xù)的或者多孔狀的氧化膜對(duì)基體金屬?zèng)]有對(duì)基體金屬?zèng)]有保護(hù)作用。保護(hù)作用。 有些金屬氧化物，如有些金屬氧化物，如Mo2O3、WO3在高溫下在高溫下具有揮發(fā)性，完全沒有覆蓋基體的保護(hù)作用。具有揮發(fā)性，完全沒有覆蓋基體的保護(hù)作用。 因此要提高金屬耐化學(xué)腐蝕的能力，主要是通因此要提高金屬耐化學(xué)腐蝕的能力，主要是通過合金化或其它方法，在金屬表面形成一層穩(wěn)定的、過合金化或其它方法，在金屬表面形成一層穩(wěn)定的、完整的、致密的并與基體結(jié)合牢固的氧化膜（也稱完整的、致密的并與基體結(jié)合牢固的氧化膜（也稱鈍化膜）。鈍化膜）。電化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)：電化學(xué)腐蝕的

5、特點(diǎn)：有液體電介質(zhì)存在，不同金有液體電介質(zhì)存在，不同金屬或不同相之間有電極電位差并連通或接觸，同時(shí)屬或不同相之間有電極電位差并連通或接觸，同時(shí)有腐蝕電流產(chǎn)生。有腐蝕電流產(chǎn)生。l 在金屬材料中，電化學(xué)腐蝕是由在金屬材料中，電化學(xué)腐蝕是由金屬材料中不同金屬材料中不同相之間的電極電位的不同，在介質(zhì)存在時(shí)構(gòu)成相之間的電極電位的不同，在介質(zhì)存在時(shí)構(gòu)成原電池原電池而產(chǎn)生的。而產(chǎn)生的。l在生產(chǎn)實(shí)際中遇到的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。在生產(chǎn)實(shí)際中遇到的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕。2. 電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕 金屬與介質(zhì)金屬與介質(zhì) ( 電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液,即酸、堿、鹽溶液即酸、堿、鹽溶液 )發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。發(fā)生

6、電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的腐蝕。電化學(xué)腐蝕：電化學(xué)腐蝕： Fe-3eFe3+ 6H+6e=3H27 電化學(xué)腐蝕過程示意圖電化學(xué)腐蝕過程示意圖8 珠光體組織發(fā)生電化學(xué)腐蝕的示意圖珠光體組織發(fā)生電化學(xué)腐蝕的示意圖鐵素體相的電極電位較負(fù)，成為陽極而被腐蝕；鐵素體相的電極電位較負(fù)，成為陽極而被腐蝕；滲碳體相的電極電位較正，成為陰極而不被腐蝕滲碳體相的電極電位較正，成為陰極而不被腐蝕a) 珠光體的電化學(xué)腐珠光體的電化學(xué)腐蝕原理蝕原理b) 珠光體的微電池腐蝕珠光體的微電池腐蝕c) 珠光體組織的成像珠光體組織的成像均勻腐蝕：均勻腐蝕：腐蝕發(fā)生在金屬裸露的整個(gè)表腐蝕發(fā)生在金屬裸露的整個(gè)表面上或零件使用的整個(gè)工作面上。

7、又稱一面上或零件使用的整個(gè)工作面上。又稱一般腐蝕或連續(xù)腐蝕。般腐蝕或連續(xù)腐蝕。 晶間腐蝕：晶間腐蝕：晶界的電極電位低于晶內(nèi)，導(dǎo)晶界的電極電位低于晶內(nèi)，導(dǎo)致晶界比晶內(nèi)腐蝕程度大。致晶界比晶內(nèi)腐蝕程度大。 二、鋼鐵材料腐蝕的基本類型二、鋼鐵材料腐蝕的基本類型點(diǎn)腐蝕：點(diǎn)腐蝕：在金屬表面上極局部區(qū)域由于氯離在金屬表面上極局部區(qū)域由于氯離子或氯化物鹽引起的一種腐蝕破壞形式，它子或氯化物鹽引起的一種腐蝕破壞形式，它是由鈍化膜的局部破壞所引起的。又稱點(diǎn)蝕是由鈍化膜的局部破壞所引起的。又稱點(diǎn)蝕或孔蝕?；蚩孜g。應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕：在張應(yīng)力狀態(tài)和特定的腐蝕介質(zhì)在張應(yīng)力狀態(tài)和特定的腐蝕介質(zhì)（主要是氯化物鹽、堿的水溶

8、液以及蒸汽介（主要是氯化物鹽、堿的水溶液以及蒸汽介質(zhì)）作用下，材料發(fā)生破裂的現(xiàn)象。質(zhì)）作用下，材料發(fā)生破裂的現(xiàn)象。氫脆：氫脆：在張應(yīng)力狀態(tài)作用下的金屬合金，發(fā)在張應(yīng)力狀態(tài)作用下的金屬合金，發(fā)生腐蝕吸收陰極析出的氫（或其它氫）導(dǎo)致生腐蝕吸收陰極析出的氫（或其它氫）導(dǎo)致的脆化破裂。的脆化破裂。腐蝕疲勞：腐蝕疲勞：在腐蝕介質(zhì)和交變載荷共同作用在腐蝕介質(zhì)和交變載荷共同作用下發(fā)生的破壞。下發(fā)生的破壞。磨損腐蝕：磨損腐蝕：在同時(shí)存在著腐蝕和機(jī)械磨損時(shí)，在同時(shí)存在著腐蝕和機(jī)械磨損時(shí)，兩者相互加速的腐蝕稱為磨損腐蝕。兩者相互加速的腐蝕稱為磨損腐蝕。另外，由于宏觀電池作用也會(huì)產(chǎn)生腐蝕。另外，由于宏觀電池作用也會(huì)

9、產(chǎn)生腐蝕。 例如，金屬構(gòu)件中鉚釘與鉚接材料不同、例如，金屬構(gòu)件中鉚釘與鉚接材料不同、異種金屬的焊接、船體與螺旋槳材料不同等異種金屬的焊接、船體與螺旋槳材料不同等因電極電位差別而造成的腐蝕。因電極電位差別而造成的腐蝕。 腐蝕速度腐蝕速度應(yīng)取決于單位時(shí)間內(nèi)從陽極上溶解的金應(yīng)取決于單位時(shí)間內(nèi)從陽極上溶解的金屬離子數(shù)屬離子數(shù)，即等于單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線中流過的電量。，即等于單位時(shí)間內(nèi)導(dǎo)線中流過的電量。在腐蝕之后，在腐蝕之后，陰、陽極的電位會(huì)發(fā)生變化陰、陽極的電位會(huì)發(fā)生變化，即向，即向著電位差縮小的方向變化，使原電池的電動(dòng)勢減著電位差縮小的方向變化，使原電池的電動(dòng)勢減小，這種電極電位的變化稱為小，這種電極電位

10、的變化稱為極化。極化。一、極化現(xiàn)象一、極化現(xiàn)象 陽極電位向正的方向的變化稱為陽極電位向正的方向的變化稱為陽極極化陽極極化。 陰極電位向負(fù)的方向的變化稱為陰極電位向負(fù)的方向的變化稱為陰極極化陰極極化。第二節(jié)第二節(jié) 極化與提高鋼耐蝕性能的途徑極化與提高鋼耐蝕性能的途徑產(chǎn)生陽極極化的原因產(chǎn)生陽極極化的原因 主要是由于在腐蝕過程中形成有保護(hù)作用的主要是由于在腐蝕過程中形成有保護(hù)作用的鈍化膜阻礙了陽極金屬和溶液的直接接觸，使金鈍化膜阻礙了陽極金屬和溶液的直接接觸，使金屬形成離子的速度減慢，因而降低了陽極表面的屬形成離子的速度減慢，因而降低了陽極表面的電荷密度，從而升高了陽極的電極電位。電荷密度，從而升高

11、了陽極的電極電位。產(chǎn)生陰極極化的原因產(chǎn)生陰極極化的原因 主要是消耗電子的陰極過程受阻，使主要是消耗電子的陰極過程受阻，使陰極的電子造成堆積，升高了陰極表面的陰極的電子造成堆積，升高了陰極表面的電荷密度，從而導(dǎo)致陰極電位變負(fù)。電荷密度，從而導(dǎo)致陰極電位變負(fù)。常用的常用的等金屬的陽極極化等金屬的陽極極化過程具有獨(dú)特的極化形式（過程具有獨(dú)特的極化形式（相同的規(guī)律相同的規(guī)律）：）： 隨著陽極極化電隨著陽極極化電位升高，腐蝕電流不位升高，腐蝕電流不是均勻降低，而是先是均勻降低，而是先增加，然后減少到最增加，然后減少到最小，并保持這個(gè)電流小，并保持這個(gè)電流經(jīng)一定的電位升高階經(jīng)一定的電位升高階段，然后電流再

12、增加。段，然后電流再增加。這類極化曲線稱為這類極化曲線稱為具具有活化鈍化轉(zhuǎn)變的陽有活化鈍化轉(zhuǎn)變的陽極極化曲線極極化曲線。極化的作用對(duì)提高金屬材料的耐蝕性極化的作用對(duì)提高金屬材料的耐蝕性意義很大：意義很大：l一切增強(qiáng)陽極極化或陰極極化的因素一切增強(qiáng)陽極極化或陰極極化的因素都能提高金屬材料的耐蝕性能；都能提高金屬材料的耐蝕性能；l或者說一切去陽極極化或去陰極極化或者說一切去陽極極化或去陰極極化的因素都降低金屬材料的耐蝕性能。的因素都降低金屬材料的耐蝕性能。 二、提高鋼耐蝕性能的途徑二、提高鋼耐蝕性能的途徑 從上述腐蝕機(jī)理和類型的分析可見，要解決從上述腐蝕機(jī)理和類型的分析可見，要解決金屬的電化學(xué)腐蝕

13、問題，主要從以下幾個(gè)方金屬的電化學(xué)腐蝕問題，主要從以下幾個(gè)方面入手：面入手：提高鋼本身的耐蝕性能提高鋼本身的耐蝕性能降低環(huán)境介質(zhì)的腐蝕性降低環(huán)境介質(zhì)的腐蝕性改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 從從提高鋼本身的耐蝕性能提高鋼本身的耐蝕性能（即金屬材料的成（即金屬材料的成分、組織設(shè)計(jì)）來說，可以有以下途徑：分、組織設(shè)計(jì)）來說，可以有以下途徑：第三第三 減少微電池的數(shù)量，如使金屬具有單相組織；減少微電池的數(shù)量，如使金屬具有單相組織；第二第二 提高金屬基體的電極電位，降低原電池的電動(dòng)提高金屬基體的電極電位，降低原電池的電動(dòng)勢；勢；第一第一 使鋼對(duì)具體使用的介質(zhì)能具有穩(wěn)定鈍化區(qū)的陽使鋼對(duì)具體使用的介質(zhì)能具有穩(wěn)定鈍

14、化區(qū)的陽極極化曲線；極極化曲線；第四第四 使金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，如鋼中加入硅、使金屬表面形成穩(wěn)定的鈍化膜，如鋼中加入硅、鋁、鉻等。鋁、鉻等。 一、合金元素對(duì)鐵的極一、合金元素對(duì)鐵的極化和電極電位的影響化和電極電位的影響1. 合金元素對(duì)鐵的陽極合金元素對(duì)鐵的陽極極化曲線的影響極化曲線的影響第三節(jié)第三節(jié) 合金元素對(duì)不銹鋼的影響合金元素對(duì)不銹鋼的影響 鉻鉻能強(qiáng)烈地提高鐵的鈍化性能強(qiáng)烈地提高鐵的鈍化性能，它能明顯能，它能明顯降低降低C、D點(diǎn)點(diǎn)電位電位，升高升高F點(diǎn)電位點(diǎn)電位，并使，并使C、D、F點(diǎn)左移點(diǎn)左移，因此鉻是改善，因此鉻是改善鐵耐蝕性的最有效的合金元鐵耐蝕性的最有效的合金元素。素。圖圖1

15、-23(b) 合金元素對(duì)純鐵在硫酸中極化合金元素對(duì)純鐵在硫酸中極化曲線特性點(diǎn)位置的影響規(guī)律曲線特性點(diǎn)位置的影響規(guī)律鎳、鎳、硅硅、鉬鉬等也不同等也不同程度地?cái)U(kuò)大鈍化區(qū)，程度地?cái)U(kuò)大鈍化區(qū)，增強(qiáng)鈍化性能，所以增強(qiáng)鈍化性能，所以它們也是不銹鋼合金它們也是不銹鋼合金化的有效合金元素；化的有效合金元素；同時(shí)鉬不僅能增強(qiáng)鈍同時(shí)鉬不僅能增強(qiáng)鈍化能力，而且還可升化能力，而且還可升高高F點(diǎn)電位的元素，說點(diǎn)電位的元素，說明鉬的鈍化能夠提高明鉬的鈍化能夠提高鋼抗點(diǎn)蝕的性能。鋼抗點(diǎn)蝕的性能。2. 合金元素對(duì)鐵的電極電位的影響合金元素對(duì)鐵的電極電位的影響一般說來，合金固溶體的電極電位總是比其一般說來，合金固溶體的電極電位

16、總是比其它合金化合物的電極電位低，因此在電化學(xué)它合金化合物的電極電位低，因此在電化學(xué)腐蝕過程中，腐蝕過程中，合金固溶體總是作為陽極而被合金固溶體總是作為陽極而被腐蝕腐蝕。研究表明，研究表明，鋼中加入鋼中加入Cr、Ni、Si等元素均能等元素均能提高鐵的電極電位提高鐵的電極電位。但實(shí)用中由于。但實(shí)用中由于Ni較缺，較缺，而而Si的大量加入會(huì)使鋼變脆，因此只有的大量加入會(huì)使鋼變脆，因此只有Cr才才是顯著提高鐵基固溶體電極電位的常用合金是顯著提高鐵基固溶體電極電位的常用合金元素元素。Cr含量對(duì)含量對(duì)Fe-Cr合金電極電位的影響合金電極電位的影響 Tammann定律：定律： 鐵基固溶體（鋼基體）中鐵基固

17、溶體（鋼基體）中Cr含量達(dá)含量達(dá)12.5%原子比（即原子比（即1/8）時(shí)，電極電位有一個(gè)突）時(shí)，電極電位有一個(gè)突躍升高；當(dāng)躍升高；當(dāng)Cr的含量提高到的含量提高到25%原子比（即原子比（即2/8）時(shí)，鐵）時(shí)，鐵基固溶體的電極電位又有一基固溶體的電極電位又有一個(gè)突躍的升高。這一現(xiàn)象稱個(gè)突躍的升高。這一現(xiàn)象稱為為二元合金固溶體電位的二元合金固溶體電位的n/8規(guī)律規(guī)律。許多二元合金固溶體。許多二元合金固溶體合金中存在這種規(guī)律。合金中存在這種規(guī)律。按按n/8規(guī)律，規(guī)律，1/8值時(shí)鉻不銹值時(shí)鉻不銹鋼最低的鉻含量應(yīng)為鋼最低的鉻含量應(yīng)為11.7%（12.5%原子比等于原子比等于11.7%重量比）重量比）1.

18、Me對(duì)鐵基固溶體即鋼的基體組織的影響對(duì)鐵基固溶體即鋼的基體組織的影響 首先取決于所加入的合金元素是首先取決于所加入的合金元素是相穩(wěn)定元相穩(wěn)定元素還是素還是相穩(wěn)定元素。相穩(wěn)定元素。l相穩(wěn)定元素占優(yōu)勢時(shí)可獲得單相相穩(wěn)定元素占優(yōu)勢時(shí)可獲得單相基固溶基固溶體合金；體合金；l相穩(wěn)定元素占優(yōu)勢時(shí)可獲得單相相穩(wěn)定元素占優(yōu)勢時(shí)可獲得單相基固溶體基固溶體合金。合金。二、二、Me對(duì)不銹鋼組織和力學(xué)性能的影響對(duì)不銹鋼組織和力學(xué)性能的影響2. 2. 為了減少微電池的數(shù)量，可將金屬為了減少微電池的數(shù)量，可將金屬材料設(shè)計(jì)成單相組織材料設(shè)計(jì)成單相組織l不銹鋼的基體組織不僅是獲得所需不銹鋼的基體組織不僅是獲得所需力學(xué)性能力學(xué)

19、性能和和工藝性能工藝性能的保證，還是的保證，還是不銹鋼具有良好不銹鋼具有良好耐蝕性能耐蝕性能的組織保的組織保證。證。l單相鐵素體鋼、單相奧氏體鋼是不單相鐵素體鋼、單相奧氏體鋼是不銹鋼中耐蝕性能好的兩類鋼。銹鋼中耐蝕性能好的兩類鋼。3. 主要合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響主要合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響l碳碳作為不銹鋼中的合金元素，對(duì)不銹鋼的組織和性作為不銹鋼中的合金元素，對(duì)不銹鋼的組織和性能都有重要的影響。碳是穩(wěn)定奧氏體的合金元素，能都有重要的影響。碳是穩(wěn)定奧氏體的合金元素，穩(wěn)定奧氏體的能力約為鎳含量的三十倍。穩(wěn)定奧氏體的能力約為鎳含量的三十倍。強(qiáng)化不銹鋼的主要元素；強(qiáng)化不銹鋼的主要元素；形成鉻碳化

20、物，消耗鉻含量形成鉻碳化物，消耗鉻含量為什么為什么Cr12Cr12不是不銹鋼，而不是不銹鋼，而1Cr131Cr13是不銹鋼？是不銹鋼？l鉻鉻是不銹鋼的主加合金元素，而鉻又是穩(wěn)定是不銹鋼的主加合金元素，而鉻又是穩(wěn)定鐵素體的元素。鐵素體的元素。u當(dāng)碳含量當(dāng)碳含量較低較低，含鉻量在，含鉻量在13%時(shí)，就可獲得時(shí)，就可獲得鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼；u當(dāng)含鉻量從當(dāng)含鉻量從13%增加到增加到27%時(shí)，由于含鉻量時(shí)，由于含鉻量的增加，穩(wěn)定鐵素體的能力增加，故鋼中的增加，穩(wěn)定鐵素體的能力增加，故鋼中碳碳含量可增加到含量可增加到0.05%0.2%，仍能保持鋼的，仍能保持鋼的鐵素體組織鐵素體組織。u當(dāng)鉻含量在當(dāng)鉻

21、含量在12%18%時(shí)，一定的碳時(shí)，一定的碳和鎳等和鎳等相穩(wěn)定元素可使鋼在加熱時(shí)形相穩(wěn)定元素可使鋼在加熱時(shí)形成成較多的較多的或或完全的完全的相相；u同時(shí)又由于同時(shí)又由于相穩(wěn)定元素含量不是很相穩(wěn)定元素含量不是很多，使得多，使得MS點(diǎn)在室溫以上，所以這類點(diǎn)在室溫以上，所以這類鋼淬火能產(chǎn)生馬氏體，即為馬氏體不鋼淬火能產(chǎn)生馬氏體，即為馬氏體不銹鋼。銹鋼。 l鎳鎳是不銹鋼中三個(gè)重要的元素（鉻、是不銹鋼中三個(gè)重要的元素（鉻、碳、鎳）之一，鎳除能提高耐蝕性能碳、鎳）之一，鎳除能提高耐蝕性能外，還是外，還是相穩(wěn)定元素，是不銹鋼中相穩(wěn)定元素，是不銹鋼中獲得單相奧氏體和促進(jìn)奧氏體相形成獲得單相奧氏體和促進(jìn)奧氏體相形

22、成的主要元素。的主要元素。u單獨(dú)使用鎳的低碳鎳鋼單獨(dú)使用鎳的低碳鎳鋼，只有當(dāng)鎳，只有當(dāng)鎳的含量達(dá)到的含量達(dá)到24%時(shí)才能獲得時(shí)才能獲得單相奧氏單相奧氏體組織體組織；u鎳和鉻的配合使用時(shí)鎳和鉻的配合使用時(shí)，如當(dāng)含鎳量高，如當(dāng)含鎳量高于于3%，鉻含量高于，鉻含量高于18%以后，鉻、以后，鉻、鎳按比例地增加，可以獲得鎳按比例地增加，可以獲得鐵素體鐵素體-奧奧氏體雙相不銹鋼氏體雙相不銹鋼；u當(dāng)含鎳量高于當(dāng)含鎳量高于8%后后，鉻含量在，鉻含量在18% 27%的范圍內(nèi)使不銹鋼獲得的范圍內(nèi)使不銹鋼獲得單相奧氏單相奧氏體組織體組織。鎳還能有效地降低。鎳還能有效地降低MS點(diǎn)，使點(diǎn)，使奧氏體能保持到奧氏體能保持到

23、-50以下。以下。 l其它元素其它元素對(duì)不銹鋼組織的影響，可以應(yīng)用對(duì)不銹鋼組織的影響，可以應(yīng)用Schaeffler組織圖來分析。組織圖來分析。u鐵素體形成元素鐵素體形成元素折合成折合成鉻鉻的作用的作用鉻當(dāng)量鉻當(dāng)量，u奧氏體形成元素奧氏體形成元素折合成折合成鎳鎳的作用的作用鎳當(dāng)量鎳當(dāng)量。Cr當(dāng)量當(dāng)量=(Cr)+2(Si)+1.5(Mo)+5(V)+1.75(Nb)+1.5(Ti)+0.75(W) Ni當(dāng)量當(dāng)量=(Ni)+(Co)+0.5(Mn)+0.3(Cu)+25(N)+30(C) 不銹鋼的組織圖不銹鋼的組織圖（確定焊縫區(qū)組織的（確定焊縫區(qū)組織的Schaeffler圖）圖） 4.4.合金元素對(duì)

24、不銹鋼力學(xué)性能的影響合金元素對(duì)不銹鋼力學(xué)性能的影響主要取決于不銹鋼的強(qiáng)化機(jī)制：主要取決于不銹鋼的強(qiáng)化機(jī)制：l強(qiáng)化強(qiáng)化：鉻、硅、碳等合金元素提供了鉻、硅、碳等合金元素提供了基體的基體的固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化、相變強(qiáng)化相變強(qiáng)化、細(xì)化晶細(xì)化晶粒強(qiáng)化粒強(qiáng)化、第二相（第二相（鐵素體）強(qiáng)化鐵素體）強(qiáng)化、沉沉淀強(qiáng)化淀強(qiáng)化及及亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化等強(qiáng)化機(jī)制均可使等強(qiáng)化機(jī)制均可使不銹鋼獲得大幅度強(qiáng)化。不銹鋼獲得大幅度強(qiáng)化。l不銹鋼的力學(xué)性能，除沉淀硬化型外，不銹鋼的力學(xué)性能，除沉淀硬化型外，u馬氏體不銹鋼馬氏體不銹鋼具有較好的綜合力學(xué)性能具有較好的綜合力學(xué)性能；u鐵素體鐵素體+ +奧氏體雙相不銹鋼奧氏體雙相不銹鋼的強(qiáng)

25、度和延展性的強(qiáng)度和延展性也較好也較好；u單相的鐵素體不銹鋼單相的鐵素體不銹鋼和和奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度的強(qiáng)度性能相近，但前者性能相近，但前者屈服強(qiáng)度較高屈服強(qiáng)度較高，而后者的，而后者的延展性較好延展性較好。 l韌化韌化：不銹鋼的韌性不僅取決于基體組不銹鋼的韌性不僅取決于基體組織，而且還受鋼中碳、氮以及雜質(zhì)元素氧、織，而且還受鋼中碳、氮以及雜質(zhì)元素氧、硫、磷、錳、硅等的影響。硫、磷、錳、硅等的影響。u鐵素體不銹鋼鐵素體不銹鋼具有較低的沖擊韌性具有較低的沖擊韌性和較和較高的韌高的韌-脆轉(zhuǎn)變溫度；而鐵素體不銹鋼中脆轉(zhuǎn)變溫度；而鐵素體不銹鋼中含有奧氏體相時(shí)，其沖擊韌性得到改善，含有奧氏體相時(shí)，

26、其沖擊韌性得到改善，韌脆轉(zhuǎn)變溫度很快下降到了韌脆轉(zhuǎn)變溫度很快下降到了-50以下；以下；u奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼具有很高的沖擊韌性具有很高的沖擊韌性和和很低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，所以，奧氏體不很低的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，所以，奧氏體不銹鋼是很好的低溫用鋼。銹鋼是很好的低溫用鋼。u鋼中的碳、氮及雜質(zhì)元素氧、硫、磷、鋼中的碳、氮及雜質(zhì)元素氧、硫、磷、錳、硅等的含量愈低，不銹鋼的韌脆轉(zhuǎn)錳、硅等的含量愈低，不銹鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度愈低。變溫度愈低。u因此，工程上對(duì)不銹鋼中雜質(zhì)元素的因此，工程上對(duì)不銹鋼中雜質(zhì)元素的凈化具有重要的適用意義。凈化具有重要的適用意義。 不銹鋼合金化概括不銹鋼合金化概括 * 低碳低碳:耐蝕性要求

27、愈高耐蝕性要求愈高,碳含量愈低。碳含量愈低。 * 合金元素合金元素:主加主加Cr。 輔加輔加Ni、Mo、Cu、Ti、 Nb、Mn 等。等。第四節(jié)第四節(jié) 常用不銹鋼常用不銹鋼 a、鐵素體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼 b、馬氏體型不銹鋼、馬氏體型不銹鋼 c、奧氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼一、鐵素體型不銹鋼一、鐵素體型不銹鋼1.化學(xué)成分特點(diǎn)化學(xué)成分特點(diǎn): Wc = 0.1 %左右左右 WCr = 17 %牌號(hào)牌號(hào): Cr13型型;Cr1619型（亦稱型（亦稱Cr17型）型）Cr2528型（亦稱型（亦稱Cr28型）型）4142熱處理特點(diǎn)熱處理特點(diǎn): 不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化。l鐵素體不銹鋼的脆性

28、鐵素體不銹鋼的脆性 鐵素體不銹鋼的主要缺點(diǎn)是韌性低、脆性大。引起脆性的原因主要有：鐵素體不銹鋼的主要缺點(diǎn)是韌性低、脆性大。引起脆性的原因主要有：粗晶脆性、粗晶脆性、相脆性和相脆性和475脆性脆性。 粗晶脆性粗晶脆性鑄態(tài)下的粗大晶粒組織不能通過相變重結(jié)晶來細(xì)化，壓力鑄態(tài)下的粗大晶粒組織不能通過相變重結(jié)晶來細(xì)化，壓力加工當(dāng)溫度超過加工當(dāng)溫度超過850900以上，再結(jié)晶晶粒發(fā)生顯著粗化。以上，再結(jié)晶晶粒發(fā)生顯著粗化。 相脆性相脆性高含量高含量Cr在在820開始形成開始形成相。由于相。由于相具有高的硬度相具有高的硬度（68HRC以上），常沿晶界分布，故引起很大的脆性，并可能促進(jìn)晶以上），常沿晶界分布，

29、故引起很大的脆性，并可能促進(jìn)晶間腐蝕。對(duì)于已形成的間腐蝕。對(duì)于已形成的相的鋼，重新加熱到相的鋼，重新加熱到820以上保溫以上保溫相重新溶相重新溶入入鐵素體，隨后快冷，從而消除鐵素體，隨后快冷，從而消除相脆性，恢復(fù)鋼的韌性。相脆性，恢復(fù)鋼的韌性。475脆性脆性高鉻鋼中，高鉻鋼中，Cr含量大于含量大于15%時(shí)，在時(shí)，在400525溫度范溫度范圍內(nèi)長時(shí)間加熱后或在此溫度范圍內(nèi)緩慢冷卻時(shí)，鋼在室溫下變得很脆，圍內(nèi)長時(shí)間加熱后或在此溫度范圍內(nèi)緩慢冷卻時(shí)，鋼在室溫下變得很脆，這個(gè)現(xiàn)象尤以這個(gè)現(xiàn)象尤以475加熱最甚，故這種脆性稱為加熱最甚，故這種脆性稱為475脆性。產(chǎn)生脆性。產(chǎn)生475脆性原因是脆性原因是4

30、75加熱時(shí)，鐵素體內(nèi)固溶的加熱時(shí)，鐵素體內(nèi)固溶的Cr原子有序化，形成富原子有序化，形成富Cr的的體心立方點(diǎn)陣體心立方點(diǎn)陣相（相（80%Cr、20%Fe），），相在相在100晶面族上或位錯(cuò)晶面族上或位錯(cuò)處析出，并度增加，韌性下降。可采取處析出，并度增加，韌性下降?？刹扇?00-800 短時(shí)加熱快冷予以消除。短時(shí)加熱快冷予以消除。硝酸生產(chǎn)裝置硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置用途用途:化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑性好、強(qiáng)化工設(shè)備中要求耐蝕性高、塑性好、強(qiáng)度低的容器、管道等。度低的容器、管道等。441馬氏體不銹鋼的鉻含量在馬氏體不銹鋼的鉻含量在12%18%之間，和鐵之間，和鐵素體不銹鋼相比，除鉻

31、的上限含量較低外，還含素體不銹鋼相比，除鉻的上限含量較低外，還含有一定量的有一定量的C和和Ni等等相穩(wěn)定元素，使這類鋼在加相穩(wěn)定元素，使這類鋼在加熱時(shí)有較多的熱時(shí)有較多的或完全的或完全的相出現(xiàn)；又因相出現(xiàn)；又因穩(wěn)定化穩(wěn)定化元素含量不多，元素含量不多，Ms在室溫以上，淬火可以得到馬在室溫以上，淬火可以得到馬氏體，故此稱為馬氏體不銹鋼。氏體，故此稱為馬氏體不銹鋼。 2. 馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分馬氏體不銹鋼的化學(xué)成分 根據(jù)馬氏體不銹鋼中鉻根據(jù)馬氏體不銹鋼中鉻和碳的含量，可以將馬氏體不銹鋼分為三類：和碳的含量，可以將馬氏體不銹鋼分為三類：低碳及中碳的低碳及中碳的13%Cr鋼；鋼；高碳的高碳的18%Cr

32、鋼；鋼；低碳的低碳的17%Cr-2%Ni鋼鋼二、馬氏體型不銹鋼二、馬氏體型不銹鋼45二、馬氏體型不銹鋼熱處理及應(yīng)用二、馬氏體型不銹鋼熱處理及應(yīng)用 0Cr134Cr13 淬透性高空冷便得淬透性高空冷便得M而得名。而得名。 0Cr132Cr13 含含C量低具有良好的綜合機(jī)械性量低具有良好的綜合機(jī)械性能，可進(jìn)行深沖、卷邊、焊接等，制不銹鋼結(jié)構(gòu)能，可進(jìn)行深沖、卷邊、焊接等，制不銹鋼結(jié)構(gòu)中（如汽輪機(jī)葉片等）中（如汽輪機(jī)葉片等）淬火淬火+高溫回火高溫回火 3 Cr13、 4Cr13 硬度度、焊接性差，耐蝕工件，硬度度、焊接性差，耐蝕工件，醫(yī)療工具，不銹軸承，醫(yī)療工具，不銹軸承，淬火淬火+低回低回。 弱腐蝕介質(zhì)：大氣、海水、淡水、水蒸汽。弱腐