不锈钢选材与应用方案

不锈钢选材与应用蓝宝书一、不锈钢基础知识1.不锈钢定义2.不锈钢的种类3.不锈钢合金元素作用4.不锈钢的标准5.不锈钢的特性二、不锈钢腐蚀及防护1．不锈钢腐蚀机理2．不锈钢腐蚀类型三、不锈钢的选材1.材料选择要求防腐要求焊接要求设备工艺要求表面粗糙度要求加工要求2.不锈钢成本节约采购成本提高材料利用率新材料及替代材料的使用四、不锈钢的应用及维护1.各主要钢种具体应用领域2.不锈钢（设备）维护3.P287各种不锈钢的耐腐蚀性能和防护方法表面清洗方法表面钝化处理3.不锈钢的保管及运输不锈钢的保管不锈钢的运输五、不合理选材和使用案例一、不锈钢基础知识1、不锈钢定义不锈钢是约含12%Wt以上Cr(铬)成分的铁基合金钢，具有表面华丽、耐腐蚀性强的特点，在不经任何涂料、刷漆等表面处理情况下广泛使用，代表钢种是13cr钢、18cr钢、18cr-8Ni钢。一般情况下，把含铬量超过12%的铁基合金都称为不锈钢。含铬量超过30%的一般称为耐热合金钢。从金相角度分析，不锈钢的主要成分Cr在钢表面形成薄而致密的钝化保护膜，防止外界氧进入金属基体内，因此具备不易生锈的特性。不锈钢是如何耐腐蚀的（图）钢+12%铬钝化氧化保护膜不锈钢铬——不锈钢的基石，形成了保护性氧化膜2、不锈钢的种类不锈钢大体上按化学成分和金相组织分类，按化学成分可以分为Fe-Cr系和Fe-Cr-Ni系，按金相组织可以分为奥氏体系、铁素体系、马氏体系、双相系以及析出硬化系。(1)铁素体系不锈钢体心立方体结构体心立方结构，耐蚀性不如奥氏体不锈钢，但其抵抗应力腐蚀开裂(SCC)的性能优越于奥氏体不锈钢；常温下具有强磁性，热处理不能硬化，具有优秀的冷延加工性(冷轧)。铁素体不锈钢–400系列—Fe-Cr(2)奥氏体系不锈钢优异的韧性，在低温冷冻条件下仍保持优异的塑性和成形性良好的焊接性较高热膨胀导热率较低易于冷作硬化无磁性面心立方结构面心立方结构，热处理不能硬化，但通过冷加工可以硬化。代表钢种是304，18Cr-8Ni是其基本组成。常温、高温下都为奥氏体组织，无不定性。304钢种从熔融状态凝固成固相时，优先析出S-铁素体、常温下应该存在完全的奥氏体相组织，但是，由于成份偏析而形成部分S-铁素体，它有害于热加工。但是加工后，由于冷加工导致形变马氏体的产生，所以经冷加工的材料，会产生部分磁性，而且随着硬化程度的增加，磁性增加。300系列奥氏体不锈钢Fe-Cr-Ni，Fe-Cr-Ni-Mo（3）双相不锈钢常温下具有奥氏体和铁素体混合相，强度高，铁素体组织起着抑制应力腐蚀开裂(SCC)作用。双相不锈钢（铁素体-奥氏体）的特性高强度良好的耐氯离子、应力腐蚀断裂性能较好的耐冲蚀腐蚀性能良好的成形性和焊接性有磁性（4）马氏体系不锈钢马氏体不锈钢常温下强磁性，一般来讲其耐蚀性不突出，但强度高，适用于高强度结构用钢。高温下具有稳定的奥氏体组织，空冷或油冷条件下转变成马氏体相，常温时具有完全的马氏体组织。400系列的另一部分，代表性牌号有410，410，431等（5）沉淀硬化系不锈钢基体组织可为不同种类–马氏体,铁素体，半奥氏体等；经适当热处理，在基体上通过析出碳化物和金属间化合物而不是淬火使钢强化；高硬度、高强度、低塑性；耐腐蚀能力有时接近于304不锈钢,通常较之低得多；代表性牌号17-4PH。3、不锈钢合金元素作用铁素体、奥氏体还是双相不锈钢？影响不锈钢组织的两大类合金元素奥氏体形成元素铬、钼、硅、铌、钨铁素体形成元素镍、氮、锰、碳、铜形成奥氏体的能力：Nie=%Ni+30x%C+0.5x%Mn+26x%N-0.02+2.77形成铁素体的能力：Cre=%Cr+1.5%Si+1.4%Mo+%Nb-4.99合金元素作用铬+是形成不锈钢最重要的元素，是不锈钢表面保护性氧化膜的主要元素，没有铬就没有不锈钢。+耐腐蚀，特别是在氧化性介质中+显著提高高温抗氧化性和高温强度-强碳化物和氮化物形成元素-金属间相的主要成份镍+促进奥氏体结构的形成，使奥氏体结构稳定化，使不锈钢具有优异的成形性、焊接性和韧性+促进不锈钢钝化膜的稳定性，强化不锈钢的不锈耐蚀性，降低点蚀和缝隙腐蚀的扩散速率+耐还原性酸和碱介质+对高温抗氧化性能有益钼+增强不锈钢钝化膜的稳定性，提高在还原性介质如还原性酸中的耐腐蚀性+提高在氯离子环境中的耐腐蚀性，如耐点蚀、缝隙腐蚀和氯离子应力腐蚀开裂的能力+提高高温强度-增加金属间相的形成氮+形成奥氏体+提高耐点蚀/缝隙腐蚀能力+提高室温和高温强度+减小形成金属间相的倾向-在铁素体相中形成氮化铬铜+提高在硫酸介质中的耐腐蚀性+改善冷成型性+析出硬化元素，表面抗菌性-降低热塑性碳+提高高温强度-形成碳化铬-降低塑韧性硫+提高切削加工性-由于热脆性造成的裂纹钛、铌+可与碳结合，防止碳化铬形成锰+增加氮溶解度+抑制硫的有害作用，防止热脆性-对不锈钢的不锈耐蚀性有负面影响-不利于高温氧化性能-降低钢的塑韧性4、不锈钢标准国标07版国标美标日标欧标钢种标准钢种钢种标准钢种标准钢种标准0Cr18Ni9GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni10304ASTMA240/ASMESA240SUS304JISG43051.4301EN10028-700Cr19Ni10GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni10304LASTMA240/ASMESA240SUS304LJISG43051.4307EN10028-71Cr18Ni9TiGB4237-92热/GB3280-92冷321ASTMA240/ASMESA2401.4541EN10028-70Cr18Ni10TiGB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni11TiSUS321JISG430500Cr17Ni14Mo2GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr17Ni12Mo2316LASTMA240/ASMESA240SUS316LJISG43051.4404EN10028-700Cr22Ni5Mo3N企标Q太新002-2006022Cr22Ni5Mo3NS31803ASTMA240/ASMESA240329J3LJISG43041.4462EN10028-70Cr25Ni20GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr25Ni20310SASTMA240/ASMESA240SUS310SJISG43051.4951EN10028-70Cr23Ni13GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr23Ni13309SASTMA240/ASMESA240SUS309SJISG43051.4950EN10028-700Cr19Ni13Mo3GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni13Mo3317LASTMA240/ASMESA240SUS317LJISG43051.4438EN10028-71Cr17GB4237-92热/GB3280-92冷10Cr17430ASTMA240/ASMESA240SUS430JISG43051.4016EN10028-700Cr12Ti企标Q/TX3115-2005409LASTMA240/ASMESA240SUH409LJISG43051.4512EN10028-700Cr17MoGB3280-92冷SUS436LJISG430500Cr18Mo2GB3280-92冷0Cr19Mo2NbTi444ASTMA240/ASMESA240SUS444JISG43051.4521EN10028-70Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr13410SASTMA240/ASMESA240SUS410SJISG43051Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷12Cr13410ASTMA240/ASMESA240SUS410JISG43052Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷20Cr13420ASTMA240/ASMESA240SUS420J1JISG43051.4021EN10028-73Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷30Cr13SUS420J2JISG43051.4028EN10028-700Cr12GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr12SUS410LJISG43055、不锈钢的特性1）一般特性不锈钢的特性可以分为物理性能，包括耐蚀性、焊接性、蠕变强度(Creep)、成型加工性，其中尤其重要的耐蚀性机理与一般碳素钢不同，它主要靠不锈钢表面形成的钝化膜来保持其表面不被锈蚀。Cr含量达到10%以上时耐蚀性变良好。一般来讲，奥氏体系钢种的耐蚀性最好，其次是铁素体和马氏体。2）品质特性A.表面品质不锈钢薄板价格昂贵，客户对它的表面要求非常高。但不锈钢薄板在制造过程中不可避免会出现各种各样的缺陷，如划伤、麻点、折痕、辊印、裂纹、污染等，从而影响其表面质量。a.划伤、折痕等缺陷不管是用于餐具、锅等的高级材，还是用于钢管的低级材，表面一般都不允许存在这种缺陷。b.麻点、辊印等缺陷由于这类缺陷在抛光时很难去掉，所以一般表面不允许出现麻点、辊印等缺陷，但这些轻微的缺陷经过研磨后可以用于建筑装饰、厨具等。c.表面污染、色差等由于这类缺陷是表面性的，抛光后可以方便地去除，因此那些加工后需要抛光的产品不会影响其质量，像锅、钢管等用途。d.裂纹、疤痕等缺陷由于是深度及内部的缺陷，拉伸后易开裂，因此用于变形较大的深加工用途时，这种缺陷不允许存在。B.抛光性能(BQ性)目前不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序（只有少数用途如热水器、饮水机内胆等不需要抛光）因此，这就要求原料具有良好的抛光性能。影响不锈钢抛光性能的主要因素有：a.原料表面粗度不锈钢原料表面粗度由热卷原料表面粗度、冷轧工艺、轧辊材质等因素决定。原料粗度越大，则抛光性能越差，粗度越小，则抛光性能越好。b.原料表面缺陷如划伤、麻点、过酸洗等，对抛光性能有不利影响。c.原料晶粒若晶粒尺寸太大，不均匀，在深拉伸时表面易出现桔皮现象，从而影响BQ性，若晶粒尺寸小，均匀，则表面不易出现桔皮，BQ性相对好。C.力学性能:这里的材质是指不锈钢的力学性能，主要指硬度、屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。见下表(JIS标准)：区分屈服强度抗拉强度延伸率硬度YS(N/mm2)TS((N/mm2)EI(%)HV304≥205≥520≥40≤200304L≥175≥480≥40≤200316≥520≥40≤200316L≥175≥480≥40≤200430≥205≥450≥22≤200按照硬度的不同要求区分为：DDQ材、硬材、一般材。区分DDQ材一般材硬材EL(%)≥53%≥50%≥45%硬度≤170≤175≤180主要用途二类餐具，保温杯，锅类等流通用途，容器等研磨材，钢管，机械构件等1).DDQ(deepdrawingquality)材是指用于深拉(冲)用途的材料，也就是大家所说的软材，它的主要特点是延伸率较高(≥53%)，硬度较低(≤170)，晶粒度G/S7.0-8.0)，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、二类餐具、洗涤槽等制品的企业，其产品的加工比一般都较高，有时加工比达1.98左右，SUS304DDQ材就是用于这些要求高加工比用途的产品。当然加工比1.9以上的产品一般都需要经过几道次的拉伸才能完成，如果硬度值太高，延伸率太低的话，在加工深拉制品时产品极易开裂，影响成品合格率。2).硬材是指用于钢管、研磨、机械构件等用途，硬度相对较高的材料。这种材料的特点是延伸率相对较低(≥45%)，硬度较高(≤HV180)，晶粒度G/S8.5-9.0。它主要用于不需伸拉或较小拉伸就能得到的制品。它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好。3).一般材主要是指硬度介于DDQ材和硬材的材料，一般使用于流通用途、电器、容器等用途。其延伸率≥50%，硬度HV≤175，晶粒度G/S8.5左右。a).形状所谓形状是指钢板的