不锈钢基础知识FTF

不锈钢基础知识2011年1月6日不锈钢基础知识1.不锈钢的定义及历史2.不锈钢中几种常见元素及作用3.不锈钢的分类及特点4.不锈钢的耐腐蚀性能5.不锈钢的焊接性能特点6.不锈钢的物理性能冷轧技术科不锈钢基础知识2011年1月6日1.不锈钢的定义及历史1.不锈钢的基本定义不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的具有高度化学稳定性的合金钢的总称，对其含义有以下三种理解：(1)原义型仅指在无污染的大气环境中能够不生锈的钢。(2)习惯型指原义型与能耐酸腐蚀的耐酸不锈钢的统称。(3)广义型泛指耐蚀钢和耐热钢，统称为不锈钢不锈钢基础知识2011年1月6日1.不锈钢的定义及历史世界不锈钢业的发展历史大体分为三个阶段:第一阶段，从20世纪初到50年代初以英、美、德等国，逐步开展了对不锈钢的理论研究、产品研制和小规模生产。到1950年，全世界不锈钢总产量仅达到100万吨。这一时期，不锈钢的应用主要在一些特殊要求抗腐蚀、耐高温的领域第二阶段，从20世纪50年代到80年代中期以炉外精炼为代表的不锈钢冶炼技术、连铸技术和多辊冷轧机技术相继开发成功，促进了世界不锈钢的规模发展。到1990年，全世界不锈钢产量已达到1200多万吨。这一时期，不锈钢的应用逐步民用化，开始进入寻常百姓家庭第三阶段，从20世纪80年代中期至今不锈钢的消费快速发展，特别是中国和其它亚太地区的国家的经济的快速发展，以及不锈钢大量进入民用领域，带动了世界不锈钢产量的快速增长不锈钢基础知识2011年1月6日2.不锈钢中几种常见元素及作用1.铬在不锈钢中的决定作用决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。不锈钢基础知识2011年1月6日2.碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成—系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。认识了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。2.不锈钢中几种常见元素及作用不锈钢基础知识2011年1月6日镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。基于上面的情况可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。3.镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的2.不锈钢中几种常见元素及作用不锈钢基础知识2011年1月6日2.不锈钢中几种常见元素及作用4.锰对于奥氏体的作用与镍相似说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的含锰量从0到10%变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢，但它们不能作为不锈钢使用。不锈钢基础知识2011年1月6日5.氮在钢中的作用也是稳定奥氏体氮是奥氏体形成元素，作用是镍的30倍左右，但是氮是气体组成，不能直接融入钢中，锰虽然对奥氏体形成作用小，但是它还有个作用，就是能融入一定的氮。200系不锈钢中就是添加了锰来代替镍，形成奥氏体结构，镍的含量越低需要越多的锰和氮来代替。2.不锈钢中几种常见元素及作用不锈钢基础知识2011年1月6日2.不锈钢中几种常见元素及作用6.其它元素在不锈钢中的作用不：锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀钼：和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能硅：是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素钴：提高硬度，制造刀具，但价格高，应用少硼：当含有0.5%的时，形成奥氏体－硼化物两相组织，使焊缝的熔点降低磷：不锈钢中是杂质元素，但在奥氏体不锈钢中的危害不像在一般钢中那样显著硫和硒：在一般不锈钢中是常有杂质元素稀土元素：稀土元素应用于不锈钢，目前主要在于改善工艺性能方面不锈钢基础知识2011年1月6日Cr当量：Creq=W(Cr)+W(Mo)+1.5(Si)+0.5W(Nb)+3(Al)+5W(V)Ni当量：Nieq=W(Ni)+30W(C)+0.87(Mn)+K[W(N)-0.045]+0.33(Cu)Cr当量：是将每一种铁素体化元素按其铁素体化的强烈程度折合成相当的Cr元素的含量，并叠加后的总和。铁素体形成元素有：Cr、Mo、Si、Nb、Al、V(钒)等Ni当量：是将每一种奥氏体化元素按其奥氏体化的强烈程度折合成相当的Ni元素的含量，并叠加后的总和。奥氏体形成元素有：Ni、C、Mn、N、Cu等所以：Cr当量与Ni当量关系式分别为2.不锈钢中几种常见元素及作用不锈钢基础知识2011年1月6日2.不锈钢中几种常见元素及作用不锈钢基础知识2011年1月6日3.不锈钢的分类及特点不锈钢Cr系Cr-Ni系Martensite系410急冷硬化系，KnifeFerrite系430廉价/加工，电器产品Austenite系304耐腐蚀/加工性，广泛应用Duplex系329J1高强度/高耐腐蚀，发电/石化沉淀硬化系630高强度/高耐腐蚀，航空/宇宙1.不锈钢组织分类：不锈钢基础知识2011年1月6日增Cr减Ni0Cr13增C1-3Cr130Cr18Ni900Cr22Ni5Mo3NCr17Ni7Cr17Ni7F型M型增Cr、NiA型减Cr、NiA-M型沉淀硬化型加Mo.Al.TiA-F型区分奥氏体铁素体双相钢沉淀系马氏体代表钢种3044302205630410耐蚀性◎○◎◎△加工性◎○○○△焊接性○△○○×制造难易度普通高高高普通3.不锈钢的分类及特点不锈钢基础知识2011年1月6日3.不锈钢的分类及特点2.奥氏体不锈钢：奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织工业牌号可分为Cr-Ni与Cr-Ni-Mn-N两大类型正常热处理条件下，钢的集体组织为奥氏体，在不恰当热处理或不同受热状态下，在奥氏体集体中可能存在少量的碳化物及铁素体组织奥氏体不锈钢不能通过热处理的方法改变它的力学性能，只能采用冷变形的方式进行强化可以通过加入钼、铜、硅等合金元素的方法得到适用于各种是用条件的不同钢种，如316L、304Cu等无磁性、良好的低温性能、易成形性和科焊接性是这类钢种的重要特性不锈钢基础知识2011年1月6日奥氏体不锈钢组织、成分奥氏体组织Cr：13~26%；Ni＞7.5%低C高耐腐蚀性优良的表面光洁度易于加工优良的焊接性能可以通过冷加工提高强度无磁性能够高温处理含有高塑性，低屈服强度1高耐腐蚀性优良的表面光洁度易于加工优良的焊接性能可以通过冷加工提高强度无磁性能够高温处理含有高塑性，低屈服强度3.不锈钢的分类及特点不锈钢基础知识2011年1月6日3.不锈钢的分类及特点不锈钢基础知识2011年1月6日保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。304Cu18Cr-8Ni-低碳应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。304L18Cr-8Ni家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。30417Cr-7Ni-0.1N-低碳铁道车辆构架及外部装饰材料是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。301L17Cr-7Ni-低碳列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。301奥氏体钢用途特性钢号保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。因添加Cu其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。304Cu18Cr-8Ni-低碳应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196℃~800℃。304L18Cr-8Ni家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。30417Cr-7Ni-0.1N-低碳铁道车辆构架及外部装饰材料是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。301L17Cr-7Ni-低碳列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。301奥氏体钢用途特性钢号3.不锈钢的分类及特点奥氏体不锈钢特性用途不锈钢基础知识2011年1月6日18Cr-9Ni-Ti航空器、排气管、锅炉汽包在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃-900℃温度下使用。32118Cr-12Ni-2.5Mo低碳316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316L18Cr-12Ni-2.5Mo海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。31618Cr-8Ni-N构件、路灯、贮水罐与304相比，添加了N、Nb，为结构件用的高强度钢。304N218Cr-8Ni-N构件、路灯、贮水罐、水管在304钢的基础上，减少了S、Mn含量，添加N元素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。304N1奥氏体钢用途特性钢号18Cr-9Ni-Ti航空器、排气管、锅炉汽包在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430℃-900℃温度下使用。32118Cr-12Ni-2.5Mo低碳316钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。316L18Cr-12Ni-2.5Mo海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和