《工程材料学》课件：Chapter 7stainless steels.ppt

1、1Chapter 7 Stainless steelsEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU2Reviewv刃具钢的种类刃具钢的种类性能特点性能特点元素作用元素作用热处理工艺及热处理工艺及最终组织最终组织. 特别是特别是高速钢高速钢,掌握常用高速钢的牌号、掌握常用高速钢的牌号、热处理、合金化及组织热处理、合金化及组织.v模具钢、量具钢所要求的性能特点、热处理工艺模具钢、量具钢所要求的性能特点、热处理工艺及最终组织及最终组织.Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr.,

2、SCU3重点重点vC、Cr、Ni含量对不锈钢基体组织的影响。含量对不锈钢基体组织的影响。v不锈钢中合金元素的作用不锈钢中合金元素的作用v各种不锈钢的牌号、主要性能特点及热处理工各种不锈钢的牌号、主要性能特点及热处理工艺。艺。v奥氏体不锈钢的主要合金元素作用及热处理具奥氏体不锈钢的主要合金元素作用及热处理具体工艺。体工艺。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU4ContentsvIntroductionvMetal corrosionvAlloying principle of stainless steel vCharact

3、eristics of stainless steel Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU51 IntroductionEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU61 Introduction材料失效形式之一材料失效形式之一腐蚀腐蚀。（1）定义：具有抗腐蚀性能的一类钢种。）定义：具有抗腐蚀性能的一类钢种。 不锈钢：抵抗大气腐蚀及弱腐蚀介质腐蚀不锈钢：抵抗大气腐蚀及弱腐蚀介质腐蚀 腐蚀速度腐蚀速度0.01mm/a：完全耐蚀；：完全耐蚀； 0. 1mm/a：耐

4、蚀：耐蚀 耐酸钢：各种强腐蚀介质中能耐蚀耐酸钢：各种强腐蚀介质中能耐蚀 腐蚀速度腐蚀速度0. 1mm/a：完全耐蚀；：完全耐蚀； 1mm/a：耐蚀：耐蚀不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢又是不锈钢。不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢又是不锈钢。不锈钢并不是不腐蚀，而是腐蚀速度较慢；没有绝对不锈钢并不是不腐蚀，而是腐蚀速度较慢；没有绝对的不锈钢。的不锈钢。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU71 Introduction（2）不锈钢性能要求：）不锈钢性能要求：耐蚀、耐蚀、较好的力学性能；良好的切削加工性能及较好的力学性能；良好的切削加工性能

5、及焊接性能。焊接性能。（3）不锈钢的分类：）不锈钢的分类：按典型正火组织分按典型正火组织分铁素体铁素体 (F) 型型马氏体马氏体 (M) 型型奥氏体奥氏体 (A) 型型奥氏体奥氏体-铁素体铁素体 (A-F) 双相型双相型沉淀硬化（过渡）型沉淀硬化（过渡）型Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU82 Metal corrosion2.1 Corrosion process of metals2.2 Corrosion types Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr.

6、, SCU92 Metal corrosion2.1 Corrosion process of metals（1）腐蚀：在外界介质的作用下使金属逐渐受到）腐蚀：在外界介质的作用下使金属逐渐受到 侵蚀的现象。侵蚀的现象。（2）两种腐蚀形式：）两种腐蚀形式：化学腐蚀、电化学腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU102 Metal corrosion2.1 Corrosion process of metals（2）两种腐蚀形式：化学腐蚀、）两种腐蚀形式：化学腐蚀、电化学腐蚀电化学腐蚀a.化学腐蚀化学腐蚀金

7、属直接与腐蚀介质反应，金属直接与腐蚀介质反应，不产生电流，不产生电流，有腐蚀产物有腐蚀产物（在金属表面，使金属与介质隔离开）（在金属表面，使金属与介质隔离开） 致密氧化膜：致密氧化膜：SiO2, Al2O3, Cr2O3，保护金属。，保护金属。钝钝化化(主要用于耐热钢中主要用于耐热钢中) 不连续氧化物膜：不连续氧化物膜：Fe3O4, MgO, Mo2O3, WO3 措施：措施：通过合金化或其他方法，在金属表面形成一层稳通过合金化或其他方法，在金属表面形成一层稳定的、完整致密并与基体结合牢固的定的、完整致密并与基体结合牢固的氧化膜氧化膜。Engineering Materials Schl.of

8、 Manuf. Sci. & Engr., SCU112 Metal corrosion2.1 Corrosion process of metalsa.化学腐蚀：化学腐蚀：形成致密氧化膜形成致密氧化膜b.电化学腐蚀电化学腐蚀由不同的金属或相之间的由不同的金属或相之间的电极电位不同电极电位不同而构成原电池产生而构成原电池产生的。的。(微电池：在显微组织之间形成微电池：在显微组织之间形成)特点：有电介质、电位差存在、腐蚀电流产生。特点：有电介质、电位差存在、腐蚀电流产生。措施：措施：减少微电池数量、提高基体的电极电位减少微电池数量、提高基体的电极电位Engineering Materials S

9、chl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU122 Metal corrosion2.2 Corrosion types包括：包括：一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、一般腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀、腐蚀疲劳、宏观电池作用腐蚀。腐蚀疲劳、宏观电池作用腐蚀。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU132 Metal corrosion2.2 Corrosion types(1)一般腐蚀：一般腐蚀：金属表面大面积、均匀的腐蚀，比局金属表面大面积、均匀的腐蚀，比局部腐蚀危害性小；部腐蚀危害性小；(2)晶间腐

10、蚀：晶间腐蚀：沿晶界进行，晶粒连接性破坏。危害沿晶界进行，晶粒连接性破坏。危害性最大，使合金变脆、强度降低。性最大，使合金变脆、强度降低。（奥氏体不锈（奥氏体不锈钢常见）钢常见）v 由于由于CrCr2323C C6 6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近CrCr含量降到含量降到12%12%以下，以下，在介质作用下强烈腐蚀。在介质作用下强烈腐蚀。v 加加 TiTi、NbNb。奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出析出Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU142.2 Corrosion types(3)应力

11、腐蚀：应力腐蚀：腐蚀介质腐蚀介质 + 拉应力拉应力（外加应力或内应力）（外加应力或内应力） 沿晶或穿晶断裂，是脆性断裂沿晶或穿晶断裂，是脆性断裂应力腐蚀开裂在氮化物、碱性氮氧化物或其他水溶性介质中常见在氮化物、碱性氮氧化物或其他水溶性介质中常见应力腐蚀奥氏体应力腐蚀奥氏体不锈钢管道内壁不锈钢管道内壁应力腐蚀裂纹应力腐蚀裂纹2 Metal corrosionEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU152 Metal corrosion2.2 Corrosion types(4)点腐蚀：点腐蚀：发生在局部区域，可迅速向深处发展发生

12、在局部区域，可迅速向深处发展至穿透金属。危害大（容器），有氯离子存在至穿透金属。危害大（容器），有氯离子存在时更严重时。时更严重时。原因：在介质的作用下，原因：在介质的作用下，表面钝化膜局部损坏表面钝化膜局部损坏或在氯或在氯离子存在时，离子存在时，材料缺陷、疏松及非金属夹杂物存在材料缺陷、疏松及非金属夹杂物存在。措施：及时磨光或涂漆。措施：及时磨光或涂漆。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU162 Metal corrosion2.2 Corrosion types(5)腐蚀疲劳：腐蚀疲劳：腐蚀介质腐蚀介质 + 交变应力交

13、变应力特点：腐蚀坑和大量裂纹，强度逐渐变化，直至断裂。特点：腐蚀坑和大量裂纹，强度逐渐变化，直至断裂。不同于机械疲劳不同于机械疲劳(6)宏观电池作用腐蚀：宏观电池作用腐蚀：如铆钉和铆接材料不同、异种金属焊接等电极电位差如铆钉和铆接材料不同、异种金属焊接等电极电位差别造成的腐蚀别造成的腐蚀Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU172 Metal corrosion2.2 Corrosion types由于金属中存在由于金属中存在化学成分不均、组织不均、应力不均、第化学成分不均、组织不均、应力不均、第二相、夹杂物分布不均等二相、

14、夹杂物分布不均等区域，均会引起区域，均会引起电极电位差电极电位差，在与电介质溶液接触时，形成在与电介质溶液接触时，形成微电池微电池，使电极电位低的，使电极电位低的区域被腐蚀。区域被腐蚀。* 防止腐蚀的着眼点：防止腐蚀的着眼点： 减少原电池数目；减少原电池数目； 表面钝化处理；表面钝化处理； 减少两相间的电极电位减少两相间的电极电位Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU183 Alloying principle of stainless steel v合金元素作用：合金元素作用：提高基体的电极电位，尽可能采用提高基体的电极电

15、位，尽可能采用单相单相固溶体组织固溶体组织；双相组织时电极电位较高或相近；使金属易；双相组织时电极电位较高或相近；使金属易于钝化。于钝化。 均匀的组织、化学成分和金属的纯净度均匀的组织、化学成分和金属的纯净度v元素包括：元素包括：Cr, Ni, Mn , Si , Mo, Cu , Ti, Nbv作用途径：作用途径： 减少原电池数目；减少原电池数目； 表面钝化处理；表面钝化处理； 减少两相间的电极电位（提高基体电极电位）减少两相间的电极电位（提高基体电极电位）Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU193 Alloying p

16、rinciple of stainless steel 3.1 Passivation of stainless steel钝化钝化指金属失去金属活性，呈现与惰性金属相似的指金属失去金属活性，呈现与惰性金属相似的特性。特性。改变金属表面状态，使电极电位升高。改变金属表面状态，使电极电位升高。机制：机制：金属表面形成致密、不易溶解、损坏后还能钝化金属表面形成致密、不易溶解、损坏后还能钝化的氧化膜。的氧化膜。v 使阳极使阳极(基体基体)反应过程受阻，提高金属的化学稳定性和反应过程受阻，提高金属的化学稳定性和耐蚀性；耐蚀性；v 膜下面及表面存在氧吸附层，能饱和金属表面原子的膜下面及表面存在氧吸附层，

17、能饱和金属表面原子的未饱和位，产生钝性。未饱和位，产生钝性。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU203 Alloying principle of stainless steel 3.1 Passivation of stainless steel钝化钝化特殊条件下，钝化膜发生局部破坏，形成特殊条件下，钝化膜发生局部破坏，形成大阴极大阴极区（钝化区）和小的阳极区（小的活化点）区（钝化区）和小的阳极区（小的活化点），腐蚀速率增加。腐蚀速率增加。如：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀如：点腐蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀E

18、ngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU213 Alloying principle of stainless steel 3.1 Passivation of stainless steel措施：措施：加入合金元素加入合金元素Cr, Al, Si生成致密的氧化膜，生成致密的氧化膜，钝化钢的表面。钝化钢的表面。 Cr最有效，最有效， Mo的加入可以进一步增强钝化效应。的加入可以进一步增强钝化效应。少量少量Cu也可以促进钝化。也可以促进钝化。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & E

19、ngr., SCU223 Alloying principle of stainless steel 3.2 Effects of alloying elements on electrode potential 加入合金元素，提高钢基体的电极电位：加入合金元素，提高钢基体的电极电位：Cr, Ni, Ti图图5.1：Cr Fe电极电位电极电位Cr的的 n/8 规律：规律：电极电位发生跳跃式增电极电位发生跳跃式增高。高。当当Cr与与Fe的物质量数比达的物质量数比达12.5%时时,基基体电位由体电位由-0.56V增至增至0.2V.钢钝钢钝化化Engineering Materials Schl.o

20、f Manuf. Sci. & Engr., SCU233 Alloying principle of stainless steel 3.2 Effects of alloying elements on electrode potential 作为不锈钢：作为不锈钢：%Cr 在在11.7%以上以上(正的电极电位正的电极电位)注意：注意：Cr与与C可以形成碳化物，通常可以形成碳化物，通常加入加入Cr不低于不低于13%。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU243 Alloying principle of stainles

21、s steel 3.3 Effects of alloying elements on matrix structure 奥氏体形成元素：奥氏体形成元素：C、N、Mn、Cu、Ni、Co 铁素体形成元素：铁素体形成元素：Cr、V、Si、Mb、Ti、Mo、Wv 单一单一F组织：组织：Cr12.7%时，能封闭时，能封闭A区；区；v 单一单一A组织：组织： 加加Ni时，时， Ni30%以上；以上； Ni和和Cr复合加入时：复合加入时：18% Cr + 8%Ni（18-8型奥氏体不锈钢）型奥氏体不锈钢）Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr.,

22、SCU253 Alloying principle of stainless steel 3.3 Effects of alloying elements on matrix structure C的作用的作用：A形成元素。与形成元素。与Cr亲和力大，亲和力大，C%越大，越大，耐蚀越差。耐蚀越差。因此，不锈钢中因此，不锈钢中C%较低（较低（0.1-0.2%,不超过不超过0.4%） 但马氏体不锈钢但马氏体不锈钢9Cr18S、P、稀土改善切削加工性能、稀土改善切削加工性能Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU263 Alloyi

23、ng principle of stainless steel Roles of alloying elements ：1、Cr, Ni, Ti提高钢基体的电极电位提高钢基体的电极电位2、Cr, Al, Si钝化钢的表面；钝化钢的表面；3、Cr, Cr-Ni获得单相组织，减少微电池数量；获得单相组织，减少微电池数量；4、Ti, Nb消除消除Cr的晶间偏析的晶间偏析5、Mn, N代替部分代替部分Ni获得单相获得单相AEngineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU274 Characteristics of stainless stee

24、l 含碳量含碳量+合金元素符号合金元素符号+该元素百分含量该元素百分含量+v含碳量以千分之一为单位含碳量以千分之一为单位。含碳量的表示方法为：含碳量的表示方法为：当当C%1.00%时，用两位数字表示，如时，用两位数字表示，如11Cr17 当当1.0% C% 0.1%时，时，用一位数字表示用一位数字表示,如如2Cr13 当当0.1% C% 0.03%时，时，以以“0”表示，如表示，如0Cr18Ni9Ti 当当0.03% C% 0.01%时（超低碳），时（超低碳），以以“00”、“03”表示，如表示，如03Cr19Ni10、00Cr18Ni14Mo2Cu2按合金元素的特点分按合金元素的特点分:铬不

25、锈钢、铬镍不锈钢（铬不锈钢、铬镍不锈钢（表表5.1）Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU284 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel （1）成分：）成分：1Cr13 4Cr13, 9Cr18 等等 马氏体不锈钢主马氏体不锈钢主要为铬含量在要为铬含量在13%-18%范围内的低碳或高碳钢。范围内的低碳或高碳钢。元素组成：元素组成：u增加增加C量：量：（硬度、强度、热强性增加）（硬度、强度、热强性增加） 如如2Cr13，3Cr13，4

26、Cr13u增加增加Mo：提高硬度提高硬度3Cr13Mou增加增加Cr、C：提高淬火硬度提高淬火硬度 9Cr18u增加增加Cr、Ni：提高耐蚀性、强度韧性提高耐蚀性、强度韧性Cr13Ni2、Cr17Ni2Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU294 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel （1）成分：）成分：1Cr13 4Cr13, 9Cr18 等等 Cr大于大于13%时，不存在时，不存在相，合金为单相相，合金为单相F，热，热处理不能

27、产生处理不能产生M。加入加入A形成元素形成元素，以扩大，以扩大相区，对于相区，对于M不锈钢来，不锈钢来，C、Ni是有效元素是有效元素。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU304 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steelv1Cr13钢：钢：加工工艺性能好，不需预热进行深加工工艺性能好，不需预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接冲、弯曲、卷边及焊接v2Cr13钢：钢：冷变形前不要求预热，但焊接前需冷变形前不要求预热，但焊接前需预热。预热。用途：

28、制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等。用途：制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等。v3Cr13钢和钢和4Cr13钢钢主要用来制作医疗器械及主要用来制作医疗器械及耐磨零件；耐磨零件；v9Cr18可做耐蚀轴承及刀具。可做耐蚀轴承及刀具。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU314 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel（2）特点：）特点： 单一合金化元素单一合金化元素Crv氧化性介质中有良好的耐腐蚀性氧化性介质中有良好的耐腐蚀性（如：水蒸汽、（如：水蒸

29、汽、大气、海水、氧化性酸等）；大气、海水、氧化性酸等）；钝化钝化v非氧化性介质非氧化性介质 (H2SO4、HCl、碱溶液、碱溶液)等耐蚀等耐蚀性差。性差。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU324 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel失效形式：失效形式：应力腐蚀和氢脆应力腐蚀和氢脆(酸性介质酸性介质)措施：措施：采用真空冶炼、电渣重熔等净化工艺，改采用真空冶炼、电渣重熔等净化工艺，改善钢纯度、减少夹杂物。善钢纯度、减少夹杂物。电

30、渣重熔电渣重熔利用电流通过熔渣时产生的电阻热利用电流通过熔渣时产生的电阻热作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是作为热源进行熔炼的方法。其主要目的是提纯提纯金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭金属并获得洁净组织均匀致密的钢锭。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU334 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel钢中含有大量钢中含有大量Cr元素，淬透性好，高温加热后空元素，淬透性好，高温加热后空冷冷(锻造过程锻造过程)得到得到M组织：组织：

31、残余应力增大，易发生裂纹，残余应力增大，易发生裂纹，要缓冷要缓冷； 工件硬度增加，切削加工困难，工件硬度增加，切削加工困难，锻后要软化锻后要软化退火退火（在（在680-780高温回火高温回火S回回）。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU344 Characteristics of stainless steel 4.1 Martensitic stainless steel（3）热处理：淬火）热处理：淬火+回火回火v1Cr13钢和钢和2Cr13钢制作构件：钢制作构件：高温回火；高温回火；v3Cr13钢、钢、4Cr13钢及钢

32、及9Cr18制作零件，要求高强制作零件，要求高强度、高硬度及耐磨性：度、高硬度及耐磨性：低温回火低温回火注意：（注意：（1）有回火脆倾向；回火后要）有回火脆倾向；回火后要快冷快冷；（；（2）在在400-600回火后，易出现应力腐蚀开裂倾向回火后，易出现应力腐蚀开裂倾向Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU354 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel （1）成分组织：）成分组织：Cr：13-30%；C：0.25%；合金元素；合金元素Mo、

33、Ti组织：组织：铁素体铁素体，加热及冷却过程中，加热及冷却过程中没有没有A转变转变，不不能用热处理强化能用热处理强化。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU364 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel （1）成分组织：）成分组织：型号：型号：1Cr17, 1Cr25Ti, 1Cr28 等（等（表表5.3）v 与与M型不锈钢相比较：型不锈钢相比较：Cr、C含量（为了保证含量（为了保证得到铁素体结构）得到铁素体结构）Engineering

34、Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU374 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel（2）特点：）特点： 抗氧化性强抗氧化性强（加入（加入Mo, Ti后有较强的抗介质后有较强的抗介质腐蚀能力）腐蚀能力） 良好的热加工性和一定的冷加工性良好的热加工性和一定的冷加工性 主要的缺点：主要的缺点：韧性低、脆性大韧性低、脆性大Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU384 Characteristics

35、of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel主要的缺点主要的缺点韧性低、脆性大韧性低、脆性大原因：原因：晶粒粗大、晶粒粗大、 475脆性、脆性、相脆性相脆性v 晶粒粗大：晶粒粗大：不发生相变，热加工温度超过不发生相变，热加工温度超过850-900时，时，晶粒粗化晶粒粗化脆性增大脆性增大通过压力加工碎化，不能利用通过压力加工碎化，不能利用相变重结晶相变重结晶细化晶粒。细化晶粒。措施：措施：热加工温度在热加工温度在750 以下，同时加入以下，同时加入Ti。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Eng

36、r., SCU394 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steelv 475脆性：脆性：Cr15%,在在400-525 之间长时间加热或缓之间长时间加热或缓冷时，会发生室温脆化，强硬度冷时，会发生室温脆化，强硬度，韧性，韧性。（在（在475 时时脆化严重）脆化严重） 原因：原因：F内内Cr原子有序化，形成富原子有序化，形成富Cr的的BCC结构，与母相共结构，与母相共格引起点阵畸变和内应力。格引起点阵畸变和内应力。（铬原子在钢中不均匀的偏聚）（铬原子在钢中不均匀的偏聚） 消除消除：通过：通过700-800 短时加热

37、，再迅速冷却。短时加热，再迅速冷却。元素元素Ti、Nb、Si、Mo、Al促进；促进；N降低降低Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU404 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steelv相脆性：相脆性：在在550-850之间会析出之间会析出相（相（FeCr金金属间化合物）：高硬度、属间化合物）：高硬度、沿晶界分布、沿晶界分布、大的体积大的体积变化，变化，脆性增加，晶间腐蚀增加脆性增加，晶间腐蚀增加。 重新加热使重新加热使相重新溶入铁素体中相重新

38、溶入铁素体中，再快速冷却可以消除。，再快速冷却可以消除。合金元素合金元素Mn、Si、 Mo、W、V、Nb、Ti、Al促进促进Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU414 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel（3）热处理：）热处理：750-850退火退火迅速冷却迅速冷却退火：退火：消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹消除残余应力，稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，消除组织缺陷。倾向，消除组织缺陷。 冷却采用空冷或水冷避免冷却采用空冷或水冷避

39、免475 脆性产生脆性产生Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU424 Characteristics of stainless steel 4.2 Ferritic stainless steel（4）用途：）用途：制作要求有制作要求有较高的耐蚀性而强度要求较低较高的耐蚀性而强度要求较低的构件，的构件，主要用于生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管主要用于生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管道等。道等。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU434 Charac

40、teristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel 马氏体不锈钢耐蚀性不足，铁素体不锈钢脆性过大马氏体不锈钢耐蚀性不足，铁素体不锈钢脆性过大（1）C量低于量低于0.1%，Cr, Ni为为18-8（表表5.4） 其他元素：其他元素： Mn、Cu、N、Mo、 Ti 、Nb（2）特点：）特点：强度低，强度低，但但耐蚀性和塑性好、良好的低温韧性耐蚀性和塑性好、良好的低温韧性和无磁性；和无磁性；良好的加工工艺性能、冷变形强化能力。良好的加工工艺性能、冷变形强化能力。（3）用途：应用最广的耐酸钢，产量占不锈钢的）用途：应用最广的耐酸钢，产

41、量占不锈钢的2/3以上。以上。化工设备构件或低温设备构件及机械零件。化工设备构件或低温设备构件及机械零件。Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU444 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（4）耐蚀存在的问题：）耐蚀存在的问题：晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀v晶间腐蚀晶间腐蚀(intergranular corrosion)：晶界上析出晶界上析出Cr23C6：，：，使其周围基体产生贫铬区。使其周围基体产生贫铬区

42、。C量越高，晶间腐蚀越大量越高，晶间腐蚀越大pCr23C6：0.03%C以下可消除以下可消除p加入加入Ti, Nb等（等（TiC, NbC)pA + F (5-12%) 双相组织双相组织p合适热处理合适热处理奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的Cr23C6析出析出Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU454 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（4）存在的问题：）存在的问题：晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀v应力

43、腐蚀应力腐蚀(stress corrosion )：应力与腐蚀的综合作用引起应力与腐蚀的综合作用引起的开裂的开裂应力腐蚀开裂应力腐蚀开裂 含含Cl-介质，介质，Ni含量（含量（8-10%)，最大；，最大；Ni达达45-50%时，应力时，应力腐蚀倾向减小。腐蚀倾向减小。措施：措施：加入加入Si（2 4%），降低），降低N(0.04%以下以下)、杂质等、杂质等选用选用A-F双相钢（双相钢（F：6%左右）左右）Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU464 Characteristics of stainless steel 4.3

44、 Austenitic stainless steel（4）存在的问题：）存在的问题：晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀v点腐蚀点腐蚀(pitting corrosion )：由于由于腐蚀性阴离子腐蚀性阴离子在氧化膜表面上吸附后在氧化膜表面上吸附后离子穿过钝化膜离子穿过钝化膜所致。所致。影响：影响：元素含量、组织特点、表面质量元素含量、组织特点、表面质量措施：措施：合金化，加入合金化，加入Cr、Mo、N；Ni、Si、稀土提高抗点、稀土提高抗点蚀性能；蚀性能；（ Cr钝化效应增强；钝化效应增强；Mo可与可与Cl-结合成结合成MoOCl2保护膜。）保护膜。）Engineering

45、 Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU474 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（5）形变强化）形变强化v 良好的冷变形能力良好的冷变形能力，变形后强度大大提高，零，变形后强度大大提高，零下温度轧制抗拉强度可达下温度轧制抗拉强度可达2000MPa以上；以上；（冷作硬化（冷作硬化 + 形变诱发形变诱发M转变）转变）Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU484 Characteristi

46、cs of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（5）形变强化）形变强化v形变使形变使应力腐蚀倾向应力腐蚀倾向增大，产生部分铁磁性增大，产生部分铁磁性（M转变）转变）v再结晶温度随形变量改变（形变在再结晶温度随形变量改变（形变在60%时，再结晶温时，再结晶温度降为度降为650）v冷变形奥氏体不锈钢再结晶退火温度为冷变形奥氏体不锈钢再结晶退火温度为850-1050，850则需保温则需保温3h，1050时透烧即可，然后水冷。时透烧即可，然后水冷。 Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr

47、., SCU494 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（6）A体不锈钢的热处理体不锈钢的热处理：不能利用相变热处理强化不能利用相变热处理强化固溶处理、稳定化处理、去应力处理固溶处理、稳定化处理、去应力处理v 固溶处理固溶处理指将合金加热到高温单相区恒温保持，使指将合金加热到高温单相区恒温保持，使过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以过剩相充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固得到过饱和固溶体溶体的热处理工艺。的热处理工艺。 加热到加热到1050-1150后水淬，碳化物后水淬，碳化物Cr23C6

48、溶于溶于A并保并保持到室温。持到室温。防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀；Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU504 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（6）A体不锈钢的热处理体不锈钢的热处理v 稳定化处理稳定化处理：固溶处理后，加热到：固溶处理后，加热到850-880后后空冷，空冷，Ti, Nb等的加入等的加入(含含Ti、Nb的的18-8钢钢)，使，使Cr的碳化物溶解，的碳化物溶解，TiC稳定，冷却时析出。稳定，冷却时析出。防止防止晶间

49、腐蚀晶间腐蚀Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU514 Characteristics of stainless steel 4.3 Austenitic stainless steel（6）A体不锈钢的热处理体不锈钢的热处理v去应力处理：去应力处理：消除钢在冷加工或焊接后的残余应力，加热到消除钢在冷加工或焊接后的残余应力，加热到300-350 回火。回火。防止应力腐蚀防止应力腐蚀对于对于不含不含Ti、Nb的钢的钢，加热温度不超过，加热温度不超过450，避免析出，避免析出Cr23C6引起晶间偏析；引起晶间偏析；对对超低碳或

50、含超低碳或含Ti、Nb的钢的钢，一般不低于一般不低于850加热加热(消除焊消除焊接应力接应力)，然后缓冷，消除应力。，然后缓冷，消除应力。防止应力腐蚀和晶间腐蚀防止应力腐蚀和晶间腐蚀Engineering Materials Schl.of Manuf. Sci. & Engr., SCU524 Characteristics of stainless steel 4.4（A-F）Duplex stainless steel A不锈钢中，不锈钢中，Cr增加而增加而Ni降低，配合固溶处理。降低，配合固溶处理。v元素：低碳，元素：低碳，18%28%Cr，3%10% Ni 。有些钢还含有些钢还含有有