河海大学 工程材料 不锈钢..ppt

工 程 材 料 A 第五章 不 锈 钢 机电工程学院 第五章不锈钢 §1 概述 §2 金属腐蚀 §3 不锈钢合金化原理 §4 不锈钢种类与特点 §5.1 概述 §5.1 概述 §5.1 概述 §5.2 金属腐蚀 §5.2 金属腐蚀 §5.2 金属腐蚀 二、腐蚀种类 1、一般腐蚀：金属表面大面积均匀腐蚀 2、晶界腐蚀：沿晶界腐蚀，降强度；晶界和晶内成分或应力差别，造成电势差。 3、应力腐蚀：腐蚀介质及拉应力作用破裂，沿晶或穿晶脆断 4、点腐蚀：金属局域表面腐蚀，纵深发展穿裂金属 5、腐蚀疲劳：腐蚀介质和交变应力作用，腐蚀坑+裂纹， 防止腐蚀措施： 1、单一相；2、钝化层；3、减少电位差 钢腐蚀：基体电极电势低，产生微电池阳极效应引起。 防腐途径： 1、提高金属基体电极电位（加Cr）； 2、金属表面易于钝化； 3、单相组织，均匀成分和纯度。 一、不锈钢钝化 钝化：金属表面在特殊介质中表面失去活性的现象。 实质：改变金属表面状态，电极电位提高。 钝化机理： A、氧化膜生成，且致密，降低金属的溶解速率，电极反应（阳极反应）受阻，金属的稳定性提高； B、钝化膜下面的及膜表面有氧吸附，吸附的氧能饱和金属表面原子的未饱和位，产生钝化，化学反应速率降低。 合金元素Cr、Al、Si等加入： 1、钢表面生成致密钝化膜，Cr2O3、Al2O3、SiO2，防腐； 2、Mo、Cu等元素加入加剧钝化效果，提高抗钢氧化性和耐蚀性。 二、合金元素对铁的电极电势影响 1、Cr元素加入形成固溶体时，提高其电极电位，有一定加入量要求，产生电势突变； n/8规律 2、最低含Cr量：11.7%。钢中有C，形成碳化物，即加Cr量最小为13%。 三、合金元素对不锈钢基体组织的影响 Me与Fe的相互作用的特点分类 ①A形成元素：C、N、Cu、Mn、Ni等； ②F形成元素：Cr、Si、Ti、Nb、Mo等。 说明： A、Cr-Ni复合—18%Cr-8%Ni，降单一元素含量，Ni30%，若节约Ni，加Mn、N等替代 B、C作用大，扩大A区，形成碳化物，减低耐腐蚀性 对钢有硬度和耐腐蚀性要求时加大含量 C、改善不锈钢切削性能，加入少量S、P元素 D、RE有一定作用 中国的不锈钢的分类和发展 §5.4 不锈钢种类和特点 不锈钢按其正火组织不同分类： 马氏体型；铁素体型；奥氏体型；双相型；沉淀硬化型； §5.4 不锈钢种类和特点 化学成分 牌号（含义） 热处理工艺 淬火+回火 机械性能 用途 §5.4 不锈钢种类和特点 说明： 1、1Cr13：低碳，不预热可弯曲、焊接，卷边等；2Cr13：焊接预热，冷变形不预热； 2、M不锈钢：酸性介质中氢脆断裂；中性介质阳极溶解造成应力腐蚀开裂；同时提供冶炼质量（提高纯度、降夹杂物含量等）； 3、M中含Cr，淬透性好，锻后缓冷，防形成M； 工件获得M后，高温回火，降硬度便于机加工； 4、M不锈钢，淬火后通常高温回火；高硬度、耐磨性场合，低温回火； 5、M不锈钢有回火脆性，回火后快冷；400-600℃回火易出现应力腐蚀开裂。 §5.4 不锈钢种类和特点 二、铁素体不锈钢： 碳0.25%、Cr13～30％，耐蚀性优于马氏体钢。 Cr铁素体形成元素，此类钢从室温到高温(1000℃左右)均为单相铁素体； 性能：塑性加工、切削加工和焊接性较优。 用途：对耐蚀性和抗氧化性有较高要求的零件，如耐硝酸、磷酸结构和抗氧化结构。 常见：0Cr13、1Cr17、1Cr28等。 化学成分 类型 Cr17、Cr25、Cr28型 牌号（含义） 热处理工艺 固溶处理+回火 或退火+快冷 铁素体不锈钢的缺点：韧性低、脆性大 原因： 1、无相变，晶粒粗大，控锻温度，加Ti抑制 2、475 ℃脆性—400-525℃长时间加热或此区间缓冷，塑韧性下降，强度升高 机理：F中Cr有序化，富Cr的BCC相生成，与基体共格，点阵畸变，内应力增加；Ti、Nb、Mo、Si加强，Ni降低其倾向 消除：700-800 ℃加热，快冷通过即可 3、σ相脆性 ----550-850℃区间长时间停留，F中析出σ相；Mn、Si、W、V、Al促进产生 σ相：FeCr生成，其体积畸变，晶界分布；造成材料脆性、晶界腐蚀 消除：加热到820℃以上，溶解后快冷 §5.4 不锈钢种类和特点 化学成分 类型 Cr18-Ni8型 牌号(含义):1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9等 热处理工艺 固溶处理(单相)、稳定化处理、去应力处理 §