工程材料与成形技术基础第2版教学课件作者庞国星第四章工业用钢4第六节特殊性能钢课件.ppt

一、不锈耐蚀钢 具有抵抗大气、酸、碱、盐等腐蚀作用 的合金钢统称为不锈耐蚀钢。 ㈠ 金属的腐蚀 化学腐蚀：金属在非电解质中的腐蚀。 电化学腐蚀：金属在电解质溶液中的 腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。 不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。 防止电化学腐蚀的措施： ① 获得均匀的单相组织。 ② 提高合金的电极电位。 ③ 使表面形成致密的钝化膜。 ㈡ 不锈耐蚀钢中合金元素的作用 1、低碳：碳高，则降低耐蚀性。 2、Cr：是提高耐蚀性的主要元素 ① 形成稳定致密的Cr2O3氧化膜. ② Cr含量大于13%时，形成单相铁素体组织。 ③ 提高基体电极电位（服从n/8规律）。 3、Ni：获得单相奥氏体组织。 Mo：耐有机酸腐蚀。 4、Ti、Nb：防止奥氏体不锈钢晶间腐蚀。 晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大。 它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介质作用下发生强烈腐蚀。 ㈢ 常用不锈耐蚀钢 1、马氏体不锈钢 主要为Cr13型 钢号为1Cr13~4Cr13 随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降。 ⑴ 1Cr13~3Cr13 热处理：淬火+高温回火 使用状态下的组织：S回 性能：耐大气、蒸汽腐蚀及良好的综合力学性能。 用途：用于要求塑韧性较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等。 ⑵ 4Cr13 热处理：淬火+低温回火 使用状态下的组织：M回 性能：强度、硬度较高 用途：用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等。 2、铁素体不锈钢 典型钢号如0Cr13、1Cr17等。 ⑴ 成分：高铬低碳 ⑵ 无α?γ相变 不能进行热处理强化。 ⑶ 组织：单相铁素体 ⑷ 性能特点 耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好。但有脆化倾向： ① 475℃脆化：加热到450~550℃停留，产生脆化。 ⑸ 用途 广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件。 3、奥氏体不锈钢 主要为18-8（18Cr-8Ni）型。 ⑴ 性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及可焊性。高的塑韧性，无磁性。 ⑷ 常用钢种 为1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。 ⑸ 用途：广泛用于化工设备及管道。 ⑹ 应力腐蚀 奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀。即在特定合金-环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。 奥氏体不锈钢易在含Clˉ的介质中发生应力腐蚀，裂纹为树枝状。 二、耐热钢及高温合金 耐热钢是指在高温下具有较高强度和良好的化学稳定性的一类合金钢的总称。按钢的主要特性可分为抗氧化钢（高温不起皮钢）和热强钢两大类。 抗氧化钢一般要求高温下具有较好的化学稳定性，但承受的载荷较低 。 热强钢则要求有较高的高温强度和合适的抗氧化性 。 ㈠ 性能要求 1、高的抗氧化性： 指钢在高温下对氧化作用的抗力。 提高高温强度的途径： ① 固溶强化 加入Mo、W、Co，增大原子间结合力，减慢扩散过程，提高热强性； ② 析出强化 采用难熔碳化物MC、M6C、M23C6等作强化相，高温稳定，不易聚集长大，保持高度弥散分布； ③ 晶界强化 减少晶界，采用粗晶粒；丁香凝固，消除与外力垂直的晶界；加入B、Zr或稀土元素等降低晶界能量，净化晶界和提高其强度；使晶界呈锯齿状，阻碍晶界滑动。 ㈡ 成分特点 低中碳 Cr、Si：提高抗氧化性 Mo：提高热强性(T再) V、Ti：弥散强化 Ni：获得单相A组织 ㈢ 常用耐热钢 1、珠光体耐热钢 常用15CrMo、12Cr1MoV， ⑴ 热处理：正火+高温回火 ⑵ 组织: F+P ⑶ 用途：600℃以下的锅炉零件，压力容器，热交换器等。 2、马氏体耐热钢 常用1Cr13、 1Cr11MoV、4Cr9Si2。 (1) 热处理：调质。 (2)组织： S回。 (3)用途： 1Cr13、1Cr11MoV用于550℃ 以下汽轮机叶片。 4Cr9Si2是汽车阀门用钢。 3、奥氏体耐热钢 常用1Cr18Ni9Ti。 热处理：固溶处理 组织：单相A。 用途：主要用于过热器管道等。 ㈣ 镍基高温合金 这是目前在 700~900℃范围内使用的主要高温合金，典型合金有Nimonic90、Nimonic100和Mar-M246等。它们的热处理都是固溶一时效处理，组织为含Mo、W的Ni-Cr或Ni-Cr-Co固溶体与金属间化合物析出相。 镍基合金的热强性很高，塑性 很差，锻轧加工相当困难，由 于发现合金在铸态下性能更好， 现在大多采用铸造生产。铸造 镍基合金不仅生产简单，而且 可以增加Al、Ti的质量分数以 获得更高的热强性。为了进一 步提高这一性能，还可采用控 制结晶技术。 三、耐磨钢 是指在冲击载荷作用下发生冲击硬化的高锰钢。 牌号为ZGMn13。