不锈钢生产工艺概述

不锈钢生产工艺概述季志雷2009年5月8日主要内容一、不锈钢基础知识二、不锈钢炼钢工艺及装备三、不锈钢热轧工艺及装备四、不锈钢冷轧工艺及装备•在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有化学稳定性的钢的总称①耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢②耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢③耐高温环境中介质腐蚀的通常称为不锈耐热钢•不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械、电器、汽车等方面应用广泛不锈钢的定义一、不锈钢基础知识•1904-1906年，法国人吉耶（L.B.Guillet）首先对Fe-Cr-Ni合金进行了基础研究•1907-1911年，法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金耐蚀性•1908-1911年，德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念•1912—1913年，英国人布里尔利（H.Brearly）发明了含12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利•1911--1914年，美国人Dantsizen发明了含14-16%Cr,0.07-0.15%C的铁素体不锈钢•1912—1914年，德国人毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯(B.Strauss)发明了18-8奥氏体不锈钢，并于1929年取得专利权•1931年，在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢一、不锈钢基础知识不锈钢的历史不锈钢钢=Fe-C,%C小于2%不生锈=不氧化铬氧化膜保护钢的机体Cr2O3不锈钢的耐腐蚀原理Cr是比Fe更容易氧化的金属Cr与空气中的O2反应生成铬的氧化层稳定的氧化膜要求Cr12%一、不锈钢基础知识一、不锈钢基础知识Cr对不锈钢的耐腐蚀性的影响Fe-Cr二元合金相图一、不锈钢基础知识Fe-Cr二元相图碳、氮对Fe-Cr二元相图的影响一、不锈钢基础知识相界相界合金元素对组织的影响:扩大铁素体元素:Cr,Mo,Si,Nb,Ti,…扩大奥氏体元素:C,N,Ni,Mn,Cu,…不锈钢分类（按组织）:•马氏体Martensitic•铁素体Ferritic,•奥氏体Austenitic,•双相duplex(ferritic-austenitic)不锈钢的分类一、不锈钢基础知识合金元素与组织的关系Schaeffler-Delong图420J1[Cr]=Cr+2Si=13.91[Ni]=Ni+25C+30N+0.5Mn=5.98BN1P[Cr]=Cr+2Si=15.66[Ni]=Ni+25C+30N+0.5Mn+0.3Cu=12.37一、不锈钢基础知识420J1BN1P不锈钢铬系（AISI400系）铬镍系（AISI300系）马氏体不锈钢铁素体不锈钢奥氏体不锈钢双相不锈钢沉淀硬化不锈钢Fe-Cr-CFe-Cr-Ni2Cr13(420)1Cr13(410)1Cr17Ni2(431)0Cr17(430)0Cr11Ti(409)AISI200系0Cr19Ni9(304)0Cr17Ni12Mo2(316)1Cr17Mn6Ni5(201)1Cr18Mn8Ni5N(202)1Cr25Ni5Mo1.5(329)Cr25Ni5Mo3N0Cr17Ni7AlAISI600系钢种分类代表钢种按组织结构按化学成分00Cr25Mo2(446M)一、不锈钢基础知识奥氏体不锈钢的发展简图1Cr18Ni90Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo3超级不锈钢0Cr17Ni12Mo200Cr18Ni14Mo2Cu200Cr17Ni14Mo200Cr19Ni15Mo4.5N00Cr17Ni13Mo2N0Cr17Ni12Mo2N316NG0Cr23Ni130Cr18Ni10Ti0Cr18Ni90Cr18Ni11Nb00Cr19Ni100Cr18Ni11Nb0Cr19Ni9N00Cr19Ni10N304NG0Cr20Ni111Cr18Ni120Cr18Ni9Cu3Y1Cr18Ni9Y1Cr18Ni9Se1Cr17Mn6Ni5N2Cr17Mn15NiN1Cr18Mn10Ni5Mo3N1Cr17Ni7强度N、Mn代Ni强度CaddedN、Mn代Ni耐蚀性Moadded切削性能Sadded表面加工Seadded降低加工硬化Niadded冷加工性Cuadded焊后耐蚀性CLowered耐晶间腐蚀性CLowered强度Nadded耐蚀性、强度耐晶间腐蚀性Tiadded耐晶间腐蚀性Nbadded焊接性CrNiincreased强度Nadded核工业Ta、CoLowered耐蚀性Moadded强度Nadded耐晶间腐蚀性Clowered强度、耐晶间腐蚀性Nadded耐还原介质Cuadded强度Nadded耐蚀性Moadded耐晶间腐蚀性CloweredCrNilowered加工硬化一、不锈钢基础知识低铬系不锈钢的发展简图410409L409SR410S410L耐蚀性、成型性Clowered焊接性、成型性CCrloweredMnCuadded焊接性Clowered焊接性、成型性CCrloweredTiadded高温抗氧化性Siadded410DH420J1420J2耐磨性、硬度Cincreased耐磨性、硬度Cincreased420H429J1440ACincreased耐磨性、硬度Cradded硬度Cadded耐磨性、硬度410DBCrloweredMnaddedCNcontrolled未回火处理下提高硬度一、不锈钢基础知识中高铬系不锈钢的发展简图430430CuN430LN445MT430LNM434LN1SX130-2430UD430XT429EX439LMH1432LTM436LT430AB430LNAB18-3SR20-5USR高温氧化性CloweredAladded高温抗氧化性CloweredAlincreasedLaZradded抗细菌性Agadded焊接性、耐蚀性、成型性CloweredNbaddedCrincreased高温强度、焊接性、成型性CLoweredNbSiadded高温强度Moadded成型性CloweredTiadded耐蚀性Moadded耐蚀性Cuadded耐蚀性、焊接性Crincreased耐蚀性、焊接性、成型性CloweredCrincreasedNbadded耐蚀性Moadded耐腐蚀性CloweredMoincreased耐蚀性CIncreased耐蚀性Moadded耐蚀性Cuadded430J1436J1436L焊接性、耐蚀性Moadded焊接性、耐蚀性Clowered444445J1445J2447J1434LN2MoIncreasedTiadded耐蚀性、深冲性耐蚀性CrMoIncreasedNbadded深冲性能Moincreased耐蚀性CloweredNbNadded耐蚀性Cradded耐蚀性CloweredTiadded耐蚀性Cradded耐蚀性一、不锈钢基础知识特性马氏体铁素体奥氏体双相沉淀硬化耐蚀性不锈性△×◎◎◎◎耐全面腐蚀□△◎△◎□◎□△耐点蚀、缝隙腐蚀性△×◎△◎□◎□△×耐应力腐蚀性△×◎×□◎△×耐热性高温强度◎△◎△◎□抗氧化性、抗硫化性△◎△□×□□△热疲劳性□□□□□焊接性冷加工焊接性△×□△◎◎△深冲性能△×◎◎△△×深拉性能△×□◎△△×易切削性□△□□△强度塑性韧性室温强度◎□□◎◎室温塑性、韧性□×□◎◎□△低温韧性、塑性□×□×◎□△×□其它磁性有有无有有无导热性□◎×□□×线膨胀系数小小大中中×◎优□良△中×差一、不锈钢基础知识钢的物理性能一、不锈钢基础知识钢种比重热膨胀系数导热率(20℃下)比热电阻系数(20~200℃)(20℃下)(20℃下)马氏体7.710.5×10-6304600.55铁素体7.710×10-6254600.60奥氏体7.9316×10-6155000.73双相钢7.813×10-6155000.80碳钢7.8511×10-6505020.17钢种特性用途SUS304用途广泛，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性家庭用品（1、2类餐具）、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件SUS304Cu由于加入Cu,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304Ni9由于提高Ni含量,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽SUS304L碳含量比SUS304低，耐晶间腐蚀性能优越，用于焊接后难以进行热处理的部件类。需要较高耐腐蚀性的化学、煤炭、石油产业部门的设备、建筑材料、耐热部件和难以进行热处理的部件。SUS316比SUS304更耐海水和其他溶剂腐蚀，高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施SUS316L碳含量比SUS316低,耐晶间腐蚀性比SUS316好，高温强度稍差，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业、沿海设施，铁别适用于机械及化工工业设备SUS321添加Ti含量，耐晶间腐蚀性好、耐热性，高温强度及高温抗氧化性良好，加工性、焊接性能良好，不推荐用于表面装饰件耐热材料，汽车、飞行器排气管管路，锅炉炉盖、管道，化学装置、热交换器、喷气发动机、高压锅SUS301Cr、Ni含量低于304，通过冷轧加工后强度及硬度提高。冷轧后带有一定磁性列车、航空器、车辆、弹簧SUS301L在301的基础上降低C的含量，从而改善了晶间腐蚀。添加N，弥补C含量降低而引起的强度下降列车车辆结构及外部装饰SUH409L加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的温度范围从室温直到575C广泛用于汽车尾气排气系统SUS410L与409L相比，含铬高0.5%，在常温下含有少量马氏体组织，屈服强度、硬度较高，延伸率较低；不含Ti，与SUH409L钢种相比表面质量较好，但焊接性能稍差。SUS410L钢种主要用于汽车排气系统部件、冷藏集装箱内衬、西餐刀具、餐具等。由于SUS410L钢种的机械性能接近于SUS430钢种，在耐蚀性要求不高的某些场合可替代SUS430使用。SUS430典型的铁素体不锈钢，热膨胀率低，成型性及耐氧化性好耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房设备、装饰物及建筑装饰品SUS436L因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，极高度抗汽车尾气冷凝物性能汽车排气管、电磁炉锅具439由于Ti稳定元素的加入和C的降低，焊接后热影响区耐晶间腐蚀和点蚀的能力加强。高温氧化性能增加。耐全面腐蚀能力稍有增加由于良好的焊接性、耐蚀性和高温氧化性，其2B、HL产品普遍应用在汽车排气管部件、电梯面板、家用电器、水槽等。SUS444因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，与SUS316相比应力耐蚀和点蚀性能更好热水器、水箱、汽车排气管SUS420J2淬火后强度硬度高，用于高强度机械性质的部件材料。刀具、管嘴、阀门、板尺、餐具一、不锈钢基础知识不锈钢常见表面加工等级等级特征及用途NO.1热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等。NO.2D经冷轧后施以热处理及酸洗得到的无光泽冷轧产品。用于汽车零件、建筑材料、管类等。NO.2BNO.2D经过调质轧制（平整）后的产品，光泽度和平坦度比NO.2D表面好。采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。NO.3100~120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。NO.4用150~180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比NO.3细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。#240将No.2D或No.2B加工材料用240号磨粒的