不銹鋼和耐熱鋼的金相組織及檢驗 (1)

1、不銹鋼與耐熱鋼金相檢驗二二0 0一一年十月十五日一一年十月十五日不銹鋼的金相檢驗定義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、鹽溶液等強腐蝕介質(zhì)中抵抗腐在酸、鹽溶液等強腐蝕介質(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，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/T133

2、04-1991)(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、物理性能、工藝性能n化工、能源、機械、輕工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用?；ぁ⒛茉?、機械、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

3、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)致密、不溶于腐蝕介質(zhì)、電阻高的保護膜。保護膜。單合金元素的作用C :C :穩(wěn)定穩(wěn)定A A元素，強化元素，強化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。C

4、r :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，形成，鈍化能力很強，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 : :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，強化鐵素體，優(yōu)先于形成元素，強化鐵素體，優(yōu)先于CrCr與與C C結(jié)結(jié)合生成合

5、生成TiCTiC、NbCNbCAlAl、SiSi : :F F形成元素，強化鐵素體，和形成元素，強化鐵素體，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，強化鐵素體，提高耐腐蝕性能形成元素，強化鐵素體，提高耐腐蝕性能鐵素體不銹鋼成分、牌號、特點成分、牌號、特點成分：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：06Cr13Al06Cr

6、13Al、10Cr1710Cr17、 10Cr17Mo10Cr17Mo、 008Cr27Mo008Cr27Mo、 008Cr30Mo2008Cr30Mo2等等特點：特點：加熱不發(fā)生相變不能采用熱處理來強化；有強磁；冷加工成型和焊加熱不發(fā)生相變不能采用熱處理來強化；有強磁；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+ M7C3+ M7C3（或（或M23C6

7、M23C6），長期時效（），長期時效（500500800 800 ）相析出。相析出。n400400550550內(nèi)長時間加熱，耐蝕性下降，出現(xiàn)脆化。加熱至內(nèi)長時間加熱，耐蝕性下降，出現(xiàn)脆化。加熱至600 600 ，保溫一小時后快冷可消除。保溫一小時后快冷可消除。n900 900 以上加熱，晶粒會漲大，且不能細化，需控制溫度。以上加熱，晶粒會漲大，且不能細化，需控制溫度。鐵素體不銹鋼1Cr171Cr17鋼鋼n加熱到加熱到900900后空后空冷的組織冷的組織為鐵素體為鐵素體沿軋制沿軋制方向分布方向分布碳化物。碳化物。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

8、低碳馬氏體馬氏體不銹鋼成分、牌號、特點成分、牌號、特點成分：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、40Cr1340Cr13等。等。特點：特點：含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強度、硬度、耐含碳量較高，淬火后得到馬氏體組織；有較高的強度、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。差；有回火脆性。熱處理及金相組織熱處理及金

9、相組織退火或高溫回火退火或高溫回火 ：鐵素體鐵素體+ M23C6 + M23C6 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 鐵鐵素體形成；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，

10、組織為回火索織為回火索氏體鐵素氏體鐵素體體馬氏體不銹鋼n20Cr1320Cr13鋼，淬鋼，淬火溫度：火溫度：9809801000 1000 ，經(jīng)，經(jīng)1050 1050 油淬后，油淬后，組織為馬氏體組織為馬氏體少量殘余奧少量殘余奧氏體，經(jīng)氏體，經(jīng)650 650 回火后，組回火后，組織為索氏體織為索氏體馬氏體不銹鋼n30Cr1330Cr13、40Cr1340Cr13，淬火，淬火溫度一般為溫度一般為105010501100 1100 ，淬火組織，淬火組織為馬氏體未為馬氏體未溶碳化物，回溶碳化物，回火后組織為索火后組織為索氏體碳化物氏體碳化物馬氏體不銹鋼n為為30Crl330Crl3鋼原鋼原材料退火狀

11、態(tài)，材料退火狀態(tài)，用氯化高鐵鹽用氯化高鐵鹽酸水溶液侵蝕，酸水溶液侵蝕， 組織為點狀和組織為點狀和球狀珠光體及球狀珠光體及沿晶界呈斷續(xù)沿晶界呈斷續(xù)分布的二次碳分布的二次碳化物化物馬氏體不銹鋼n40 Cr1340 Cr13鋼鋼200200250250低低溫回火，回火溫回火，回火馬氏體及細顆馬氏體及細顆粒碳化物。粒碳化物。奧氏體不銹鋼成分、牌號、特點成分、牌號、特點成分：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型不銹鋼。型不銹鋼。常用牌號：常用牌號：304304（18Cr

12、-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：特點：不能熱處理強化；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（組織：奧氏體（過熱：過熱：晶粒長大，晶粒長大，鐵素體形

13、成）。鐵素體形成）。敏化：敏化：500500850850，組織：晶界析出，組織：晶界析出 M23C6 M23C6 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

14、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，稱為固溶處理。稱為固溶處理。沉淀硬化不銹鋼牌號、特點牌號、特點n通過熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出，從而達到提高強度目的。通過熱處理的手段使鋼中的碳化物沉淀析出，從而達到提高強度目的。常用牌號：常用牌號：0Cr17NI4CuNb0Cr17NI4CuNb、1Cr17Ni7Al1Cr17Ni7Al特點：特點：固溶后為馬氏體或半奧氏體組織，最終沉淀析出馬氏體組織；有固溶后為馬氏體或半奧氏體組織，最終沉淀析出馬氏體組織；有很高的強度；耐均勻腐蝕能力優(yōu)于馬氏體型鋼；成型和焊接性能良好。很高的強度；耐均勻腐蝕能力優(yōu)于馬氏體型鋼；成型

15、和焊接性能良好。熱處理工藝有：熱處理工藝有：固溶處理、調(diào)整處理、時效處理。固溶處理、調(diào)整處理、時效處理。n固溶處理：所得組織為奧氏體少量固溶處理：所得組織為奧氏體少量鐵素體，鐵素體，鐵素體含量控制在鐵素體含量控制在5 51515n調(diào)整處理：目的是為了獲得必要數(shù)量的馬氏體，從而使鋼強化調(diào)整處理：目的是為了獲得必要數(shù)量的馬氏體，從而使鋼強化n時效處理：目的是使殘余奧氏體變成馬氏體，及從馬氏體中析出高度時效處理：目的是使殘余奧氏體變成馬氏體，及從馬氏體中析出高度彌散分布的金屬間化合物。彌散分布的金屬間化合物。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

16、、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。奧氏體-鐵素體不銹鋼成分、牌號、特點成分、牌號、特點成分：成分：在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體形成元素（在鉻鎳系不銹鋼基礎(chǔ)上增加鐵素體形成元素（CrCr、MoMo）減少奧氏）減少奧氏體形成元素（體形成元素（NiNi、MnMn）常用牌號：常用牌號：0Cr26Ni5Mo20Cr26Ni5Mo2、1Cr18Ni11Si4AlTi1Cr18Ni11Si4AlTi特點：特點：雙相組織；有磁性；比奧氏體鋼強度高，耐腐蝕性好，熱加工成雙相組織；有磁性；比奧氏體鋼強度高，耐腐蝕性好，熱加工成型好，焊接性能好，仍具有鐵素

17、體鋼的某些脆性。型好，焊接性能好，仍具有鐵素體鋼的某些脆性。熱處理及金相組織熱處理及金相組織固溶處理（固溶處理（95095010001000） 鐵素體鐵素體+ +奧氏體奧氏體長期時效（長期時效（ 500500800 800 ） 相析出相析出奧氏體-鐵素體不銹鋼n鐵氰化鉀、氫氧化鉀鐵氰化鉀、氫氧化鉀水溶液侵蝕，水溶液侵蝕， 組織組織為白色的奧氏體和灰為白色的奧氏體和灰黑色黑色( (實為棕色實為棕色) )的鐵的鐵素體，鐵素體的體積素體，鐵素體的體積分數(shù)約占分數(shù)約占5050。 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

18、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 300

19、300回火組織回火組織鑄態(tài)鑄態(tài)1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti不銹鋼中的組織和相測定測定鐵素體含量的測定方法鐵素體含量的測定方法n金相法：金相法：可根據(jù)標準的圖片進行比較，還可用圖像分析軟可根據(jù)標準的圖片進行比較，還可用圖像分析軟件進行測定，注意侵蝕時不要顯示奧氏體晶界，否則定量件進行測定，注意侵蝕時不要顯示奧氏體晶界，否則定量結(jié)果可能偏高；結(jié)果可能偏高；n圖表計算法：圖表計算法：已知化學(xué)成分，可根據(jù)已知化學(xué)成分，可根據(jù)SchaefflerSchaeffler組織圖、組織圖、DeLong DeLong 組織圖和組織圖和WRC-92WRC-92組織圖，查出組織圖，查出鐵素體的含量；鐵素體

20、的含量；n磁性法：磁性法：有兩種，一是磁稱法，二是鐵素體指示儀，用已有兩種，一是磁稱法，二是鐵素體指示儀，用已知知鐵素體含量的一系列標準樣品與待測試樣同時進行對鐵素體含量的一系列標準樣品與待測試樣同時進行對比測定。比測定。nX X光光法等。法等。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

21、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)量分數(shù)（較高的含鉻量的質(zhì)量分數(shù)（25%76%25%76%）及）及鐵素體的存在鐵素體的存在均會促進均會促進相的析出。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，1.5V1.5V，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，并有一定的強化作用。害較小，并有一定的強化作用。n相增加鋼的

22、缺口敏感性，對強度、硬度影響不大，對沖相增加鋼的缺口敏感性，對強度、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，使基體貧鉻（或相形成后，使基體貧鉻（或鉬、鎢）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強化的效鉬、鎢）因此降低了基體抗蝕性，并削弱了固溶強化的效果。總之果。總之相的危害性較大，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

23、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)。不銹鋼中的組織和相MCMC型碳化物：型碳化物：鋼在凝固過程中，碳與親和力較大的鋼在凝固過程中，碳與親和力較大的 鉭、鈮、鉭、鈮、鈦、釩結(jié)合，形成鈦、釩結(jié)合，形成TaCTaC、NbCNbC、TiCTiC、VCVC碳化物。該類碳化碳化物。該類碳化物分布在晶界上起到強化作用，阻止晶粒長大，抑制（物分布在晶界上起到強化作用，阻止晶粒長大，抑制（CrCr、FeFe）2323C C6 6碳化物的形成，提高不銹鋼的抗腐蝕

24、性能。碳化物的形成，提高不銹鋼的抗腐蝕性能。M M6 6C C型碳化物：型碳化物：是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一是一種二元碳化物，具有面心立方結(jié)構(gòu)，一般在含鉻量高，并且有鎢、鉬時，才會形成該類碳化物，般在含鉻量高，并且有鎢、鉬時，才會形成該類碳化物，以顆粒狀析出于晶界，與以顆粒狀析出于晶界，與M M2323C C6 6型一起，起著強化晶界和提型一起，起著強化晶界和提高持久壽命的作用。高持久壽命的作用。M M2323C C6 6、M M7 7C C3 3型碳化物：型碳化物：一種富鉻的碳化物，一種富鉻的碳化物，M M2323C C6 6碳化物具有碳化物具有面心立方結(jié)構(gòu)，面心立方結(jié)構(gòu)，M M

25、7 7C C3 3碳化物是三角晶系。這種碳化物大多碳化物是三角晶系。這種碳化物大多存在含鉻量高的鋼中。存在含鉻量高的鋼中。組織與相的鑒別方法A A與與F F：A A有孿晶組織，有孿晶組織，F(xiàn) F呈帶狀或枝晶分布呈帶狀或枝晶分布n赤血鹽氫氧化鉀溶液。赤血鹽氫氧化鉀溶液。F F玫瑰色、玫瑰色、A A光亮色光亮色n熱染法（熱染法（500500） F F亮黃色、亮黃色、A A淺蘭色淺蘭色n氫氧化鉀水溶液（電解）氫氧化鉀水溶液（電解） F F灰色、灰色、A A白色白色碳化物與碳化物與相相n堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、堿性高錳酸鉀：淺侵蝕碳化物為淺棕色、 相橘紅色；深侵蝕碳相橘紅色；深侵蝕碳化物為

26、綠色、化物為綠色、 相棕橙色相棕橙色n高錳酸鉀、氫氧化鈉水溶液（電解）：高錳酸鉀、氫氧化鈉水溶液（電解）： 相橘紅色相橘紅色n草酸電解：草酸電解：n熱染法（熱染法（500500700700）加熱）加熱 碳化物白色、碳化物白色、 相橙色相橙色不銹鋼金相檢驗項目及方法低倍檢驗：低倍檢驗：n試驗方法：試驗方法：GB/T226-1991 GB/T226-1991 鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗鋼的低倍組織及缺陷酸蝕試驗方法方法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

27、-2007不銹鋼棒標準中規(guī)定不得有肉眼可見不銹鋼棒標準中規(guī)定不得有肉眼可見得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點。得縮孔、氣泡、裂紋、夾雜、翻皮及白點。不銹鋼金相檢驗項目及方法高倍檢驗：高倍檢驗：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 -2005ASTM 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/T13

28、305-1991GB/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法、檢驗法、 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準中規(guī)定鐵素體含量、夾雜外科植入物用不銹鋼標準中規(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。不銹鋼的腐蝕點腐蝕：點腐蝕：n不銹鋼因表面生成鈍化膜而具有耐蝕性的金屬和合金，一旦由于不銹鋼因表面生成鈍化膜而具有耐蝕性的金屬和合金，一旦由于某種原因表面膜被局

29、部破壞而露出新鮮表面后，這部分金屬就會某種原因表面膜被局部破壞而露出新鮮表面后，這部分金屬就會迅速溶解而發(fā)生局部腐蝕，這種在金屬表面產(chǎn)生小孔的腐蝕形態(tài)迅速溶解而發(fā)生局部腐蝕，這種在金屬表面產(chǎn)生小孔的腐蝕形態(tài)稱為點蝕。點蝕是不銹鋼常見破壞性和隱患最大的腐蝕形態(tài)之一。稱為點蝕。點蝕是不銹鋼常見破壞性和隱患最大的腐蝕形態(tài)之一。點腐蝕機理：點腐蝕機理：n中性溶液中的離子（如中性溶液中的離子（如ClCl）作用于表面鈍化膜，表面膜受破，）作用于表面鈍化膜，表面膜受破，因而發(fā)生點蝕。點蝕的擴展按下列反應(yīng)進行：因而發(fā)生點蝕。點蝕的擴展按下列反應(yīng)進行： 陽極反應(yīng)陽極反應(yīng) ：MMMMe e 陰極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：O

30、 O2 22H2H2 2O O4e4e 4OH 4OH n隨著反應(yīng)的進行，蝕孔內(nèi)的隨著反應(yīng)的進行，蝕孔內(nèi)的M M（金屬離子）增加，為保持電中性（金屬離子）增加，為保持電中性ClCl從外部移入，并生成鹽。該鹽水解后生成從外部移入，并生成鹽。該鹽水解后生成HClHCl，pHpH下降，在此下降，在此情況下點蝕可以持續(xù)進行下去。情況下點蝕可以持續(xù)進行下去。不銹鋼的腐蝕點腐蝕的發(fā)生條件：點腐蝕的發(fā)生條件：n保護膜保護膜( (鈍化膜鈍化膜) )的局部溶解或破壞，往往發(fā)生在表面有缺陷或夾的局部溶解或破壞，往往發(fā)生在表面有缺陷或夾雜的地方，或鈍化膜薄弱的部位，而且需要有活性陰離子的存在，雜的地方，或鈍化膜薄弱

31、的部位，而且需要有活性陰離子的存在，如氯離子是常見的發(fā)生點腐蝕的陰離子。氯離子容易被吸附，擠如氯離子是常見的發(fā)生點腐蝕的陰離子。氯離子容易被吸附，擠走氧原子，和鈍化膜中的陽離子反應(yīng)生成可溶性的氯化物，破壞走氧原子，和鈍化膜中的陽離子反應(yīng)生成可溶性的氯化物，破壞鈍化膜，形成小坑，即點腐蝕誘導(dǎo)階段，形成一個閉塞電路。含鈍化膜，形成小坑，即點腐蝕誘導(dǎo)階段，形成一個閉塞電路。含氯離子的水溶液是產(chǎn)生點腐蝕的主要原因。氯離子的水溶液是產(chǎn)生點腐蝕的主要原因。點腐蝕的特征：點腐蝕的特征：n金屬構(gòu)件表面有肉眼可見的腐蝕麻坑，用金相法檢驗觀察點腐蝕金屬構(gòu)件表面有肉眼可見的腐蝕麻坑，用金相法檢驗觀察點腐蝕坑的剖面，

32、其形狀基本有呈蝶形、橢圓形和楔形三種。用掃描電坑的剖面，其形狀基本有呈蝶形、橢圓形和楔形三種。用掃描電鏡能譜儀能檢測到點腐蝕內(nèi)有氧和氯。鏡能譜儀能檢測到點腐蝕內(nèi)有氧和氯。不銹鋼的腐蝕縫隙腐蝕：縫隙腐蝕：n在金屬和金屬或金屬和非金屬表面狹窄的縫隙間，由于溶液移動在金屬和金屬或金屬和非金屬表面狹窄的縫隙間，由于溶液移動受阻，腐蝕性陰離子停留在窄縫內(nèi)，易發(fā)生在法蘭連接處，鉚釘、受阻，腐蝕性陰離子停留在窄縫內(nèi)，易發(fā)生在法蘭連接處，鉚釘、螺栓、墊片等部位。沉淀的腐蝕產(chǎn)物與金屬基體之間，氧化皮和螺栓、墊片等部位。沉淀的腐蝕產(chǎn)物與金屬基體之間，氧化皮和金屬基體之間也易發(fā)生縫隙腐蝕。金屬基體之間也易發(fā)生縫隙腐

33、蝕。 縫隙腐蝕機理：縫隙腐蝕機理：n類似于點腐蝕（閉塞電池的腐蝕機理），所不同的是點腐蝕需有類似于點腐蝕（閉塞電池的腐蝕機理），所不同的是點腐蝕需有一個閉塞電池形成的腐蝕誘導(dǎo)過程，而縫隙腐蝕的閉塞電池基本一個閉塞電池形成的腐蝕誘導(dǎo)過程，而縫隙腐蝕的閉塞電池基本上是現(xiàn)成的，縫隙腐蝕經(jīng)常是構(gòu)件結(jié)構(gòu)上的原因所造成的。上是現(xiàn)成的，縫隙腐蝕經(jīng)常是構(gòu)件結(jié)構(gòu)上的原因所造成的。n預(yù)防縫隙腐蝕措施預(yù)防縫隙腐蝕措施-除結(jié)構(gòu)上進行考慮盡量避免狹窄縫隙外，除結(jié)構(gòu)上進行考慮盡量避免狹窄縫隙外，點腐蝕預(yù)防措施對縫隙腐蝕也很有效。點腐蝕預(yù)防措施對縫隙腐蝕也很有效。不銹鋼的腐蝕晶間腐蝕：晶間腐蝕：n沿金屬材料的晶粒界面發(fā)生腐

34、蝕，使材料沿晶界分離，失去強度，沿金屬材料的晶粒界面發(fā)生腐蝕，使材料沿晶界分離，失去強度，危害很大。偏聚在晶界上的雜質(zhì)或合金元素的富集與貧化是造成危害很大。偏聚在晶界上的雜質(zhì)或合金元素的富集與貧化是造成晶間腐蝕的主要原因，因為它們提供了晶界或晶界附近電化學(xué)腐晶間腐蝕的主要原因，因為它們提供了晶界或晶界附近電化學(xué)腐蝕的陰極或陽極，構(gòu)成了反應(yīng)電池。蝕的陰極或陽極，構(gòu)成了反應(yīng)電池。晶間腐蝕機理：晶間腐蝕機理：n晶間腐蝕的理論為貧鉻理論，普通的晶間腐蝕的理論為貧鉻理論，普通的18188 8不銹鋼一般含碳量不銹鋼一般含碳量0.060.060.080.08，因此有足夠的碳與鉻生成碳化物沉淀，這樣鉻就，因此

35、有足夠的碳與鉻生成碳化物沉淀，這樣鉻就從固溶體中分離了，結(jié)果使與晶界鄰近的金屬鉻含量降低。晶界從固溶體中分離了，結(jié)果使與晶界鄰近的金屬鉻含量降低。晶界的碳化鉻是不腐蝕的，鄰近晶界的貧鉻區(qū)由于對許多腐蝕環(huán)境的的碳化鉻是不腐蝕的，鄰近晶界的貧鉻區(qū)由于對許多腐蝕環(huán)境的耐蝕性較差，因此就腐蝕了。如果制成晶界剖面，腐蝕區(qū)好像一耐蝕性較差，因此就腐蝕了。如果制成晶界剖面，腐蝕區(qū)好像一條深而窄的溝。條深而窄的溝。不銹鋼的腐蝕晶間腐蝕的特征：晶間腐蝕的特征：n其表面尺寸幾乎不變，有時表面仍保持金屬光澤，但強度和韌性其表面尺寸幾乎不變，有時表面仍保持金屬光澤，但強度和韌性下降，稍加沖擊，表面會出現(xiàn)裂紋。金相剖面

36、分析，拋光態(tài)下可下降，稍加沖擊，表面會出現(xiàn)裂紋。金相剖面分析，拋光態(tài)下可觀察到沿晶裂紋，有晶粒脫落，腐蝕沿晶界均勻向內(nèi)發(fā)展。斷口觀察到沿晶裂紋，有晶粒脫落，腐蝕沿晶界均勻向內(nèi)發(fā)展。斷口微觀形貌為具有冰糖塊狀的沿晶斷口。微觀形貌為具有冰糖塊狀的沿晶斷口。晶間腐蝕預(yù)防措施：晶間腐蝕預(yù)防措施：n采用固溶處理后水淬快冷；采用固溶處理后水淬快冷；n適當(dāng)加入碳化物穩(wěn)定元素，如：適當(dāng)加入碳化物穩(wěn)定元素，如：TiTi、NbNb；n采用超低碳不銹鋼，如采用超低碳不銹鋼，如304L304L、316L316L等。等。不銹鋼的腐蝕應(yīng)力腐蝕：應(yīng)力腐蝕：n金屬材料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的破裂，應(yīng)力腐蝕開裂是金屬材

37、料在應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)協(xié)同作用下發(fā)生的破裂，應(yīng)力腐蝕開裂是在環(huán)境、材料、應(yīng)力這三個因素同時起作用時發(fā)生。在環(huán)境、材料、應(yīng)力這三個因素同時起作用時發(fā)生。應(yīng)力腐蝕形貌特征：應(yīng)力腐蝕形貌特征： 材料表面腐蝕程度較輕，無全面腐蝕的特征，但裂紋較深，裂紋的材料表面腐蝕程度較輕，無全面腐蝕的特征，但裂紋較深，裂紋的走向基本與主應(yīng)力方向垂直。走向基本與主應(yīng)力方向垂直。n用金相顯微鏡觀察，裂紋特征為分叉呈落葉的樹枝狀，裂紋有沿晶、用金相顯微鏡觀察，裂紋特征為分叉呈落葉的樹枝狀，裂紋有沿晶、穿晶及混合型。一般情況下穿晶及混合型。一般情況下, ,奧氏體不銹鋼和為穿晶斷裂。奧氏體不銹鋼和為穿晶斷裂。n斷口宏觀形貌有腐蝕

38、色，有時能觀察到放射狀條紋。斷口微觀形貌穿斷口宏觀形貌有腐蝕色，有時能觀察到放射狀條紋。斷口微觀形貌穿晶型為河流花樣，沿晶型有冰糖塊特征。用能譜儀能檢測到腐蝕介質(zhì)晶型為河流花樣，沿晶型有冰糖塊特征。用能譜儀能檢測到腐蝕介質(zhì)元素。元素。n通常情況下，應(yīng)力腐蝕是多源的。通常情況下，應(yīng)力腐蝕是多源的。不銹鋼的腐蝕應(yīng)力腐蝕應(yīng)力腐蝕晶間腐蝕晶間腐蝕耐熱鋼的金相檢驗?zāi)蜔徜摱x：定義：向鋼中加入合金元素提高其熱強性和抗氧化性能。向鋼中加入合金元素提高其熱強性和抗氧化性能。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

39、、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，并有一定的高溫強度；腐蝕性能，并有一定的高溫強度；n熱強鋼熱強鋼：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)動機用耐熱鋼、航天火箭發(fā)動機用耐熱鋼、核航空渦輪發(fā)動機用耐熱鋼、航天火箭發(fā)動機用耐熱鋼、核反應(yīng)堆用耐熱鋼、燃氣輪機用耐熱鋼、內(nèi)燃機用耐熱鋼、鍋爐和反應(yīng)堆用耐熱鋼、燃氣輪機用耐熱鋼、內(nèi)燃機用耐熱鋼、鍋爐和汽輪機用耐熱鋼、石化裝置用耐熱鋼、工業(yè)爐用耐熱鋼等。汽輪機用耐熱鋼、石化裝置用耐熱鋼、工業(yè)爐用耐熱鋼等。耐熱鋼金相檢驗內(nèi)容n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，金相組織（原始態(tài)）的檢驗，q經(jīng)高溫長期使用后鋼的顯微組織（服役后）的變化，