金相檢驗(yàn)6-不銹鋼的金相檢驗(yàn))

1、不銹鋼的金相檢驗(yàn)主講：王文科特殊性能鋼的定義n特殊性能鋼簡稱特殊鋼,是指具有特殊的物理和化學(xué)性能的鋼。根據(jù)它們的性能特點(diǎn)可分為：n1.不銹鋼：是不銹鋼和耐酸鋼的總稱。n2.耐熱鋼：具有較好的抗高溫氧化性能（和高 溫強(qiáng)度）的不銹鋼。n3.耐磨鋼：ZGMn13是古老的高耐磨鋼。n4.磁鋼n不銹鋼定義的廣義性和狹義性不銹鋼定義的廣義性和狹義性n不銹鋼不銹鋼在空氣和弱腐蝕介質(zhì)中抵抗腐蝕的鋼在空氣和弱腐蝕介質(zhì)中抵抗腐蝕的鋼n耐酸鋼耐酸鋼在酸、鹽溶液等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中抵抗腐在酸、鹽溶液等強(qiáng)腐蝕介質(zhì)中抵抗腐蝕的鋼蝕的鋼 由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕

2、，而后者則一般均具有不銹性。統(tǒng)化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。統(tǒng)稱稱不銹耐酸鋼不銹耐酸鋼，簡稱，簡稱不銹鋼。不銹鋼。不銹鋼的耐蝕性取不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。決于鋼中所含的合金元素。分類n按金相組織劃分按金相組織劃分(GB/T13304-1991)(GB/T13304-1991)F F、M M、A A、A-FA-F、PHPHn按合金元素種類劃分按合金元素種類劃分 CrCr、Cr-NiCr-Ni、Cr-Ni-MoCr-Ni-Mo、 Cr-Mn-NiCr-Mn-Ni特點(diǎn)及用途n良好耐腐蝕性、氧化性、良好耐腐蝕性、氧化性、n優(yōu)異的力學(xué)性能、物理性能、工藝性能優(yōu)異的力學(xué)性能、物理

3、性能、工藝性能n化工、能源、機(jī)械、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用?；ぁ⒛茉?、機(jī)械、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。合金元素 不銹鋼中常見的合金元素：不銹鋼中常見的合金元素：C C、CrCr、NiNi、MnMn、SiSi、N N、NbNb、TiTi、MoMon奧氏體形成元素：奧氏體形成元素：C C、NiNi、Mn Mn 、N N、CuCu等等n鐵素體形成元素：鐵素體形成元素：CrCr、SiSi、TiTi、NbNb、AlAl、MoMo等等合金元素的作用n提高基體金屬的電極電位提高基體金屬的電極電位n在室溫下獲得單相固溶體組織在室溫下獲得單相固溶體組織n表面形成結(jié)構(gòu)致密、不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高的表面形成結(jié)構(gòu)致

4、密、不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高的保護(hù)膜。保護(hù)膜。單合金元素的作用C :C :穩(wěn)定穩(wěn)定A A元素，強(qiáng)化元素，強(qiáng)化M M鋼的重要元素，極易與其他鋼的重要元素，極易與其他合金元素形成合金碳化物，導(dǎo)致不銹鋼的晶界腐合金元素形成合金碳化物，導(dǎo)致不銹鋼的晶界腐蝕。蝕。Cr :Cr :F F形成元素，提高基體金屬的電極電位，易與形成元素，提高基體金屬的電極電位，易與C C生成生成M7C3M7C3、M23C6M23C6，鈍化能力很強(qiáng)，形成，鈍化能力很強(qiáng)，形成Cr2O3Cr2O3NiNi : :穩(wěn)定穩(wěn)定A A元素，提高基體金屬的電極電位，減少元素，提高基體金屬的電極電位，減少鐵素體的含量鐵素體的含量MnMn : :

5、與與NiNi作用相似，穩(wěn)定作用相似，穩(wěn)定A A元素，減少元素，減少鐵素體的鐵素體的含量，可以代替含量，可以代替NiNi。單合金元素的作用TiTi、NbNb : :F F形成元素，強(qiáng)化鐵素體，優(yōu)先于形成元素，強(qiáng)化鐵素體，優(yōu)先于CrCr與與C C結(jié)結(jié)合生成合生成TiCTiC、NbCNbCAlAl、SiSi : :F F形成元素，強(qiáng)化鐵素體，和形成元素，強(qiáng)化鐵素體，和O O結(jié)合生成致結(jié)合生成致密的密的Al2O3 Al2O3 、SiO2SiO2氧化膜，過量降低鋼的塑性。氧化膜，過量降低鋼的塑性。MoMo : :F F形成元素，強(qiáng)化鐵素體，提高耐腐蝕性能形成元素，強(qiáng)化鐵素體，提高耐腐蝕性能鐵素體不銹鋼成

6、分、牌號、特點(diǎn)成分、牌號、特點(diǎn)成分：成分：含含CrCr：1130%1130%，尚可含少量的，尚可含少量的MoMo、NbNb、TiTi，基本上不含，基本上不含NiNi。Cr17Cr17型型和和Cr25Cr25型型常用牌號：常用牌號：06Cr13Al06Cr13Al、10Cr1710Cr17、 10Cr17Mo 10Cr17Mo、 008Cr27Mo 008Cr27Mo、 008Cr30Mo2 008Cr30Mo2等等特點(diǎn)：特點(diǎn)：加熱不發(fā)生相變不能采用熱處理來強(qiáng)化；有強(qiáng)磁；冷加工成型和焊加熱不發(fā)生相變不能采用熱處理來強(qiáng)化；有強(qiáng)磁；冷加工成型和焊接工藝較差；具有三種脆性傾向：接工藝較差；具有三種脆性

7、傾向：475475、相析出脆、高溫脆性、相析出脆、高溫脆性熱處理及金相組織熱處理及金相組織退火退火 ：（Cr17 850 Cr17 850 ）、（）、（Cr25 1050 Cr25 1050 ）組織：組織：鐵素體鐵素體+ + 低碳馬氏體。低碳馬氏體。鐵素體不銹鋼1Cr171Cr17鋼鋼n淬火后組織淬火后組織為鐵素體為鐵素體低碳馬氏體低碳馬氏體馬氏體不銹鋼成分、牌號、特點(diǎn)成分、牌號、特點(diǎn)成分：成分：含含Cr12Cr1214%14%，含，含C C：0.10.10.4%0.4%，Cr13Cr13型。型。常用牌號：常用牌號：12Cr1312Cr13、20Cr1320Cr13、30Cr1330Cr13、

8、40Cr1340Cr13等。等。特點(diǎn)：特點(diǎn)：含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性；通含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強(qiáng)度、硬度、耐磨性；通過熱處理得到所要求的性能；切削加工性能較好。焊接性能差；有回火脆性。過熱處理得到所要求的性能；切削加工性能較好。焊接性能差；有回火脆性。熱處理及金相組織熱處理及金相組織退火或高溫回火退火或高溫回火 ：鐵素體鐵素體+ + 低碳馬氏體低碳馬氏體 淬火：淬火： 馬氏體馬氏體+ +少量少量鐵素體鐵素體淬火淬火+ +高溫回火：高溫回火：保留馬氏體位向索氏體（保留馬氏體位向索氏體（過熱：過熱：晶粒粗大，大量晶粒粗大，大量 鐵素體形成；鐵

9、素體形成；欠熱：欠熱：未溶解碳化物存在）。未溶解碳化物存在）。淬火淬火+ +低溫回火低溫回火 ：回火馬氏體回火馬氏體馬氏體不銹鋼n10Cr1310Cr13淬火溫淬火溫度：度：1000 1000 10501050，組，組織為馬氏體織為馬氏體少量少量鐵素體，鐵素體，馬氏體不銹鋼n10Cr1310Cr13，650 650 回火，組回火，組織為回火索織為回火索氏體鐵素氏體鐵素體體奧氏體不銹鋼成分、牌號、特點(diǎn)成分、牌號、特點(diǎn)成分：成分：含含CrCr：161625%25%，含，含NiNi：7 720%20%，基本成分，基本成分18%Cr18%Cr，8%Ni8%Ni，通常稱為，通常稱為18-818-8型不銹

10、鋼。型不銹鋼。常用牌號：常用牌號：304304（18Cr-8Ni18Cr-8Ni）、）、321 321 （18Cr-9Ni-Ti18Cr-9Ni-Ti） 、347 347 （18Cr-9Ni-Nb18Cr-9Ni-Nb） 316316（18Cr-12Ni-2.5Mo18Cr-12Ni-2.5Mo）等）等特點(diǎn)：特點(diǎn)：不能熱處理強(qiáng)化；無磁性，具有優(yōu)異的的耐腐蝕性；有良好的冷熱成型性不能熱處理強(qiáng)化；無磁性，具有優(yōu)異的的耐腐蝕性；有良好的冷熱成型性和焊接性能；切削加工較困難。和焊接性能；切削加工較困難。熱處理及金相組織熱處理及金相組織固溶處理：固溶處理：1050105011001100， 組織：奧氏體

11、（組織：奧氏體（過熱：過熱：晶粒長大，晶粒長大，鐵素體形成）。鐵素體形成）。敏化：敏化：500500850850，組織：晶界析出，組織：晶界析出 低碳馬氏體低碳馬氏體 晶界貧鉻晶界貧鉻穩(wěn)定化：穩(wěn)定化： 850 850900900，組織：，組織：A+MCA+MC（TiCTiC、NbCNbC）抑制晶間腐蝕）抑制晶間腐蝕消除應(yīng)力：消除應(yīng)力：低溫處理：低溫處理：300350300350，高溫處理，高溫處理800800以上；以上；消除消除相：相：通過通過820820以上的加熱或固溶處理消除以上的加熱或固溶處理消除 奧氏體不銹鋼n固溶化處理：加固溶化處理：加熱至熱至100010001100 1100 ，使

12、碳，使碳化物全部溶于奧化物全部溶于奧氏體中，然后快氏體中，然后快冷至室溫，可得冷至室溫，可得均以奧氏體組織，均以奧氏體組織，稱為稱為固溶處理固溶處理。奧氏體不銹鋼n基本成分為基本成分為CrCr：14141717，Ni7Ni7及少量及少量鉬、鋁、銅等。鉬、鋁、銅等。 固溶處理后組織固溶處理后組織為奧氏體少量為奧氏體少量鐵素體。鐵素體。不銹鋼中的組織和相n鐵素體鐵素體n奧氏體奧氏體n馬氏體馬氏體n 鐵素體鐵素體n相相n碳化物相碳化物相（K K相）相）不銹鋼中的組織和相鐵素體鐵素體 n相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱為相是在高溫區(qū)域形成的相，一般稱為鐵素體或高溫鐵鐵素體或高溫鐵素體。素體。 以區(qū)別于低

13、溫以區(qū)別于低溫鐵素體。鐵素體。鐵素體是體心立方晶鐵素體是體心立方晶格，但晶格常數(shù)與格，但晶格常數(shù)與鐵素體不同，并表現(xiàn)出較高的脆性。鐵素體不同，并表現(xiàn)出較高的脆性。n這種相主要是由于加熱溫度過高、高溫中停留過久、化學(xué)這種相主要是由于加熱溫度過高、高溫中停留過久、化學(xué)成分的波動或形成鐵素體與奧氏體的元素達(dá)不到平衡等原成分的波動或形成鐵素體與奧氏體的元素達(dá)不到平衡等原因形成的。因形成的。不銹鋼中的組織和相1Crl31Crl3鋼鋼11001100淬油淬油 300300回火組織回火組織鑄態(tài)鑄態(tài)1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的組織和相相相n相是一種相是一種FeFe、CrCr原子比例相等的

14、原子比例相等的Fe-CrFe-Cr金屬間化合物，金屬間化合物，其分子式近似可用其分子式近似可用FeCrFeCr表示，晶體結(jié)構(gòu)為正方晶系，在室表示，晶體結(jié)構(gòu)為正方晶系，在室溫下有磁性，硬而脆（溫下有磁性，硬而脆（68HRC68HRC）n相一般在相一般在500900500900溫度范圍內(nèi)長時間時效時析出，溫度范圍內(nèi)長時間時效時析出，較高的含鉻量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（較高的含鉻量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（25%76%25%76%）及）及鐵素體的存在鐵素體的存在均會促進(jìn)均會促進(jìn)相的析出。相的析出。不銹鋼中的組織和相用用20g20g鐵氰化鉀、鐵氰化鉀、20g20g氫氧化鉀，氫氧化鉀，100ml100ml水溶液，水溶液，1.5V

15、1.5V，電解，電解 1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti鍛后緩冷后鍛后緩冷后不銹鋼中的組織和相相的危害相的危害n相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對韌性危相沿晶界分布，鋼的塑性顯著下降，分散分布對韌性危害較小，并有一定的強(qiáng)化作用。害較小，并有一定的強(qiáng)化作用。n相增加鋼的缺口敏感性，對強(qiáng)度、硬度影響不大，對沖相增加鋼的缺口敏感性，對強(qiáng)度、硬度影響不大，對沖擊韌性影響顯著。擊韌性影響顯著。n相顯著地降低鋼的塑性、韌性、抗氧化性、耐晶界腐蝕相顯著地降低鋼的塑性、韌性、抗氧化性、耐晶界腐蝕性能，助長熱疲勞的產(chǎn)生。性能，助長熱疲勞的產(chǎn)生。相形成后，使基體相形成后，使基體貧鉻貧鉻（或（或鉬、鎢

16、）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強(qiáng)化的效鉬、鎢）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強(qiáng)化的效果。總之果?？傊嗟奈：π暂^大，應(yīng)盡力避免該相的出現(xiàn)。相的危害性較大，應(yīng)盡力避免該相的出現(xiàn)。不銹鋼中的組織和相碳化物相碳化物相n碳化物相是不銹鋼中的一個基本組成相，可分為碳化物相是不銹鋼中的一個基本組成相，可分為MCMC、M M6 6C C、M M2323C C6 6、M M7 7C C3 3幾種類型，它與鋼中的含碳量與合金元素有關(guān)。幾種類型，它與鋼中的含碳量與合金元素有關(guān)。不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法低倍檢驗(yàn)：低倍檢驗(yàn)：n試驗(yàn)方法：試驗(yàn)方法：GB/T226-1991 GB/T226-1991 鋼的低倍組

17、織及缺陷酸蝕試驗(yàn)鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗(yàn)方法方法n組織評定：參照組織評定：參照GB/T1979-2001GB/T1979-2001結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評結(jié)構(gòu)鋼低倍組織缺陷評級圖。級圖。n GB/T1220-2007 GB/T1220-2007不銹鋼棒標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不得有肉眼可見不銹鋼棒標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定不得有肉眼可見得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點(diǎn)。得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點(diǎn)。不銹鋼金相檢驗(yàn)項(xiàng)目及方法高倍檢驗(yàn)：高倍檢驗(yàn)：n非金屬夾雜物：非金屬夾雜物：GB/T10561-2005 GB/T10561-2005 鋼中非金屬夾雜物顯微評定方鋼中非金屬夾雜物顯微評定方法、法、ASTM E45 -20

18、05ASTM E45 -2005n奧氏體晶粒度：奧氏體晶粒度：GB/T6394-2002GB/T6394-2002金屬平均晶粒度測定方法金屬平均晶粒度測定方法ASTM ASTM E112E112n鐵素體含量鐵素體含量 ：GB/T13305-1991GB/T13305-1991奧氏體不銹鋼中奧氏體不銹鋼中相面積含量金相相面積含量金相檢驗(yàn)法、檢驗(yàn)法、 GB/T6401-1986 GB/T6401-1986鐵素體奧氏體雙相不銹鋼中鐵素體奧氏體雙相不銹鋼中-相面積相面積含量金相測定法含量金相測定法nGB 4234-2003GB 4234-2003外科植入物用不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鐵素體含量、夾雜外科植入物用

19、不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定鐵素體含量、夾雜物級別、晶粒度級別。物級別、晶粒度級別。耐熱鋼的金相檢驗(yàn)?zāi)蜔徜摱x：定義：向鋼中加入合金元素提高其熱強(qiáng)性和抗氧化性能。向鋼中加入合金元素提高其熱強(qiáng)性和抗氧化性能。使用溫度：使用溫度：400400650650分類：分類：按金相組織：按金相組織：鐵素體耐熱鋼、珠光體鐵素體耐熱鋼、珠光體- -鐵素體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、鐵素體耐熱鋼、馬氏體耐熱鋼、奧氏體耐熱鋼奧氏體耐熱鋼按鋼的特性：按鋼的特性：n抗氧化鋼：高溫下抗氧化鋼：高溫下55055012001200，具有較好的抗氧化性能及抗高溫具有較好的抗氧化性能及抗高溫腐蝕性能，并有一定的高溫強(qiáng)度；腐蝕性能，并有一定的高溫強(qiáng)

20、度；n熱強(qiáng)鋼熱強(qiáng)鋼：在高溫下在高溫下450450900900既能承受相當(dāng)?shù)母郊討?yīng)力又具有優(yōu)既能承受相當(dāng)?shù)母郊討?yīng)力又具有優(yōu)異的抗氧化及抗高溫腐蝕性能，還要承受周期性的可變應(yīng)力。異的抗氧化及抗高溫腐蝕性能，還要承受周期性的可變應(yīng)力。按用途：按用途：航空渦輪發(fā)動機(jī)用耐熱鋼、航天火箭發(fā)動機(jī)用耐熱鋼、核航空渦輪發(fā)動機(jī)用耐熱鋼、航天火箭發(fā)動機(jī)用耐熱鋼、核反應(yīng)堆用耐熱鋼、燃?xì)廨啓C(jī)用耐熱鋼、內(nèi)燃機(jī)用耐熱鋼、鍋爐和反應(yīng)堆用耐熱鋼、燃?xì)廨啓C(jī)用耐熱鋼、內(nèi)燃機(jī)用耐熱鋼、鍋爐和汽輪機(jī)用耐熱鋼、石化裝置用耐熱鋼、工業(yè)爐用耐熱鋼等。汽輪機(jī)用耐熱鋼、石化裝置用耐熱鋼、工業(yè)爐用耐熱鋼等。耐熱鋼金相檢驗(yàn)內(nèi)容n耐熱鋼的工作溫度較高

21、，在使用過程中會發(fā)生鋼內(nèi)部的顯耐熱鋼的工作溫度較高，在使用過程中會發(fā)生鋼內(nèi)部的顯微組織的變化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析微組織的變化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析出。出。q金相組織（原始態(tài)）的檢驗(yàn)，金相組織（原始態(tài)）的檢驗(yàn)，q經(jīng)高溫長期使用后鋼的顯微組織（服役后）的變化，以經(jīng)高溫長期使用后鋼的顯微組織（服役后）的變化，以便為判斷零件是否失效提供依據(jù)。便為判斷零件是否失效提供依據(jù)。耐熱鋼鐵素體耐熱鋼鐵素體耐熱鋼n合金元素：合金元素： Cr Cr：1228%1228%，少量的，少量的SiSi、AlAl、TiTi。n典型牌號：典型牌號：0C6r13Al0C6r13Al、10Cr17

22、10Cr17、16Cr25N16Cr25Nn用途：燃燒室、噴嘴等用途：燃燒室、噴嘴等n組織：鐵素體組織：鐵素體珠光體珠光體- -鐵素體耐熱鋼鐵素體耐熱鋼n合金元素：合金元素含量不超過合金元素：合金元素含量不超過57%57%，屬低合金鋼，屬低合金鋼n典型牌號：典型牌號：15CrMo15CrMo、12Cr1MoV12Cr1MoV、17CrMo1V17CrMo1V等等n用途：工作溫度用途：工作溫度350670350670，鍋爐管、汽包和氣輪機(jī)的緊固件、主軸、，鍋爐管、汽包和氣輪機(jī)的緊固件、主軸、葉輪等葉輪等n組織：正火組織：正火+ +高溫回火，鐵素體高溫回火，鐵素體+ +珠光體或貝氏體珠光體或貝氏體耐熱鋼馬氏體耐熱鋼馬氏體耐熱鋼n合金元素：合金元素：CrCr：12%12%，加入，加入W W、MoMo、V V、SiSi。n典型牌號：典型牌號：12Cr1312Cr13、14Cr11MoV14Cr11MoV、15Cr12NiWMoV15Cr12NiWMoV、