不锈钢知识培训课件.ppt
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1、 不锈钢基础知识 金诺克产品知识培训 2011-3一 不锈钢的特征及常识o不不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在冶金学和材料科学领域中,依据钢的主要性能特征,将含铬量大于10.5%,且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称作不锈钢 o不锈钢最基本的特性:不锈钢最基本的特性:是它在大气条件下的耐锈性和在各种液体介质中有耐蚀性。当铬含量达到10.5%以上时钢的这一特征发生突变,从易生锈到不锈,从不耐蚀到耐腐蚀 图2-1不锈钢在大气环境下的耐锈性 图2-2钢中铬含量对耐蚀性的影响 一 不锈钢的特征及常识o不锈钢具有抵抗大气氧化的能力即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力即耐腐蚀
2、性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。如304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗锈蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量的盐份中的海雾中,很快就会生锈了;而316L钢管则表现良好。因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境都能耐腐蚀,不生锈的。o不锈钢是靠其表面形成一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。一旦某种原因,这种薄膜遭到了不断的破坏,空气或液体中氧原子就会不断的渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面就受到不断的锈蚀 二、不锈钢的分类 o目前最常用的分类
3、方法是按钢的组织结构特点和按钢的化学成份特点以及两者相结合的方法来分类。例如,把目前的不锈钢分为:马氏体钢(包括马氏体Cr不锈钢和马氏体Cr-Ni不锈钢)、铁素体钢、奥氏体钢(包括Cr-Ni和Cr-Mn-Ni(-N)奥氏体不锈钢)、双相钢(+双相)和沉淀硬化型钢等五大类,或分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类,下面简单介绍这五类不锈钢的特点 奥氏体不锈钢铁素体不锈钢双相不锈钢二、不锈钢的分类图5-1不锈钢组织分类图二、不锈钢的分类1、奥氏体系不锈钢、奥氏体系不锈钢o奥氏体系不锈钢是面心立方结构,代表钢种是304、321、316。主要特点是:o在正常热处理条件下,钢的基体组织为奥氏体,在不恰当热处理或
4、不同受热状态下,在奥氏体基体中有可能存在少量的碳化物及铁素体组织。o奥氏体不锈钢不能通过热处理方法改变它的力学性能,只能采用冷变形的方式进行强化。o可以通过加入钼、铜、硅等合金化元素的方法得到适用于各种使用条件的不同钢种,如316L、304Cu等。o无磁性、良好的低温性能、易成型性和可焊性是这类钢种的重要特性。2、铁素体系不锈钢、铁素体系不锈钢o铁素体系不锈钢是体心立方结构,代表钢种是409、430,其耐蚀性不如奥氏体不锈钢。主要特点是:o抵抗应力腐蚀开裂能力优越于奥氏体系不锈钢;o常温下带强磁性;o热处理不能硬化,具有优秀的冷加工性。3、马氏体系不锈钢、马氏体系不锈钢o马氏体系不锈钢常温下具
5、有马氏体组织,代表钢种有410、420。主要特点是:o马氏体系不锈钢常温下具有强磁性,一般来讲其耐蚀性不突出,但强度高,使用于高强度结构用钢。o高温下具有稳定的奥氏体组织,空冷或油冷下转变成马氏体相,常温下具有完全的马氏体组织。三、不锈钢的选择 不同环境对各类不锈钢选材情况代表钢种农村地区城市地区工业地区沿海地区ILMHILMHILMHILMH高耐蚀不锈钢316型304型430型:优秀 :良好 :一般 :较差 三、不锈钢的选择1、不锈钢选材所考虑的因素:、不锈钢选材所考虑的因素:耐蚀性能 考虑不同钢种在不同腐蚀介质中的耐腐蚀要求等。力学性能和物理性能包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳特性等。工艺
6、性能各种冷弯、冷、热顶断、焊接性能、冲压性能。资源、价格和供应情况考虑价格、经济性等。2、耐蚀性角度进行选材:、耐蚀性角度进行选材:1)大气环境介质中的选用 一般选用Cr13、Cr17、或18-8型,较少选用18-14-2。2)水介质中的选用 一般以18-8型、控N型18-8、316型等可耐氯离子腐蚀,做刀具也可选用Cr13型。在海水中应选用高Cr、Ni的含Mo的钢种,或者双相钢。三、不锈钢的选择3)硝酸介质中的选用 在稀硝酸(65%)中,一般18-8就具有良好的耐硝酸腐蚀性能;随浓度的增加,达到68.4%以上时,可选用Cr25Ni20钢,再高浓度(85%)时,需要使用含Si的高Cr奥氏体不锈
7、钢。含Mo不锈钢一般不用于耐硝酸腐蚀。4)硫酸介质中的应用 不含Mo的不锈钢,是不能用于耐硫酸腐蚀,而含Mo2-3%的316系列,是耐硫酸腐蚀的最低牌号,含Mo双相钢也相当或优于316系列;随硫酸浓度的提高,需要选用高Cr、Ni、含Cu、Si的奥氏体不锈钢。5)盐酸介质中的选用 盐酸介质还原性强,不锈钢很难钝化,稀盐酸中需要选用高Cr、Ni、含Cu、Si的奥氏体不锈钢。18-8不能选用。三、不锈钢的选择6)烧碱介质中的选用 选用含Cr26%的纯铁素体不锈钢或含Ni 20%的Cr-Ni奥氏体不锈钢。7)有机酸介质中的选用8)防止局部腐蚀的选材 防止晶间腐蚀:可选择321、304L、316Ti、3
8、47等 点腐蚀:可选择316(L)、高纯铁素体00Cr18Mo2、双相不锈钢18-5、2205等。缝隙腐蚀:一般耐点腐蚀钢种都可以选用。应力腐蚀:316系列,双相钢等。四、各化学元素含量极其对钢性能的影响o碳(碳(C):碳在不锈钢中的两重性 1、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。2、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。目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈钢的含碳
9、量在0.10.4之间,耐酸钢则以含碳0.10.2的居多。含碳量大于0.4的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的 四、各化学元素含量极其对钢性能的影响o铬(铬(Cr):在结构钢和工具钢中,铬能显著提高强度、硬度和耐磨性,但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性,因而是不锈钢,耐热钢的重要合金元素。o 镍镍(Ni):镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 o 镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力镍(Ni):镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 o镍是优良的耐腐蚀
10、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。四、化学元素对钢性能的影响各种元素在不锈钢的含量201的含Ni3.5-5.5 201市场上镍含量为NI0.5-0.8202的含Ni4.0-6.0 304的含Ni8.0-10.0 牌号:0Cr18Ni9(18-8)321的含Ni9.0-13.0 316L的含Ni12.0-15.0牌号:0Cr17NI12Mo2(17-10)四、各化学元素含量极
11、其对钢性能的影响o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。o镍能提高钢的强度,而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力,在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源,故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。o锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍o钼钼(Mo):钼能使钢的晶粒细化,提高淬透性和热强性能,在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力,发生变形,称蠕变)结构钢中加入钼,能提高机械性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性 o氮氮(N):氮能提高钢的强度,低温韧性和焊接性,增加时效敏
12、感性。五、不锈钢材料重量计算方法重量:圆管:(外径-厚度)厚度密度长度 方管:(边长43.14-厚度)厚度密度长度 矩管:(长+宽)23.14-厚度厚度密度长度 角钢:每米重量=0.00793*(边宽+边宽-边厚)*边厚 圆钢:每米重量=0.00623*直径*直径(螺纹钢和圆钢相同)扁钢:每米重量=0.00793*厚度*边宽 管材:每米重量=0.02491*壁厚*(外径-壁厚)板材:每米重量=0.00793*厚度*宽度 压力:1 Mpa=9.8Kg 带 L:180厚度外径=Mpa 不带L:210厚度外径=MPa六、不锈钢的生产工艺表面加工等级 表 面 加 工 要 求 NO.1热轧后,经热处理、
13、酸洗或与此类似的处理后加工而成 2B冷轧后进行热处理,酸洗或类似处理,最后经平整获得适当的光洁度 BA表面接近镜面,有佳的平坦度 冷轧+光热处理HL表面呈银灰色具有发丝条纹一、常见不锈钢板材表面工艺六、不锈钢的生产工艺等级光面HL拉丝MF酸洗OP1180#NO.1酸洗2240#2B酸洗3320#320#4400#5600#二、常见不锈钢管材表面工艺六、不锈钢的生产工艺三、不锈钢的焊接艺术:1、焊接特性:o由于不锈钢的电阻系数远大于低碳钢,在焊接时焊条及焊接区的母材都比较容易被加热而融化,同时使熔区周围的基体过热,造成焊区变形不均和晶粒粗大。o不锈钢的线膨胀系数大,导热系数小,热量不易传递,焊接
14、时熔深大,焊接加热使结构膨胀,冷却时产生较大的收缩变形和拉应力,容易引起热裂纹。o不锈钢焊接加工后,在焊接热影响区内容易引发晶间腐蚀。原因是在焊接热影响区内,在敏化温度(450850)区间,基体局部贫铬,难以钝化,造成耐蚀性明显下降,于是在相应的腐蚀环境中优先被腐蚀,钢的晶界由于受腐蚀变宽。这时腐蚀部位的塑性和强度已严重丧失,冷弯时出现裂纹、脆断,腐蚀部位落地无金属声。六、不锈钢的生产工艺2、不锈钢焊接的防范措施:、不锈钢焊接的防范措施:o控制焊接电流:不锈钢的焊接规范要小于低碳钢,电流量约为低碳钢的80%。o加快焊接速度:尽可能使用较快的焊接速度,目的是减少热影响区宽度,缩短焊缝在敏化温度区
15、间的停留时间,使焊缝处于一次稳定状态,以及细化焊缝组织。o合理选择焊接材料:焊接时要选择合适的焊接材料、保护气氛。焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响,焊条应具有与母材相似的化学成分,这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分,一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。o焊接前后的清理:材料的表面必需在焊接之前进行清理,焊接之后去除焊渣。六、不锈钢的生产工艺3、目前最常使用不锈钢焊接方法:(1)氩弧焊 电弧在难熔的钨电焊丝和工件之间产生,一般使用的保护气体是纯氩气,送入的焊丝不带电,既可以手送,也可以机械送,还有一些特定用途则不需要送入焊丝。被焊接的材料决定了是采用直流电还是交流电:采用直流电时
16、,钨电焊丝设定为负极,因为它有很深的焊透能力,对于不同种类的钢是很合适的,但对焊缝熔池没有任何“清洁作用”。(2)等离子焊(3)高低焊(4)环焊六、不锈钢的生产工艺四、处理工艺四、处理工艺1、热轧工艺、热轧工艺:不锈钢产品中,板带约占70%以上。不锈钢热轧带钢主要由热连轧机、炉卷轧机等生产,其中以热连轧机为主,具有产量大,成本低,质量好的特点,被广泛采用 2、冷轧工艺:、冷轧工艺:不锈钢是高合金钢,轧制变形抗力大,为了进行高效率、高精度的轧制,应采用刚性大的轧机,一般采用多辊冷轧机 3、热处理工艺:、热处理工艺:o不锈钢热处理的目的是为了使不锈钢获得最佳的使用性能,或为不锈钢的后续加工创造条件
17、,一般不锈钢在出厂前都需进行热处理o不锈钢热处理的目的是为了使不锈钢获得最佳的使用性能,或为不锈钢的后续加工创造条件,一般不锈钢在出厂前都需进行热处理。o马氏体不锈钢:软化(马氏体铁素体+碳化物);碳化物扩散;调整晶粒度。o铁素体不锈钢:提高塑性;调整晶粒度。o奥氏体不锈钢:碳化物固溶;调整晶粒度;软化;减少铁素体。o双相不锈钢:碳化物固溶;提高塑性;减少脆性相析出。六、不锈钢的生产工艺4、不锈钢的退火与光辉固融处理工艺o气体保护光亮退火炉:有两部分组成,光亮退火炉炉体与氨分解成套装置。o光亮退火炉炉体:主要结构由圆形截面马弗罐,采用两侧和底部部布置高温发热丝的加热方法,氨分解气作为保护气体和
18、循环冷却气。结构紧凑,操作安全,控制可靠和维修方便,炉温均匀(温度可达1150),通源损耗低,能充分利用保护气,冷却速度快,保证了防止碳化铬的重新沉淀析出,使所有碳化铬完全固溶入奥氏体基体内,改变了原有冷轧后管的硬态与金相组织,真正达到固溶处理的目的。光亮退火炉其实是氨分解炉与加热炉配合。o氨分解炉将氨分解成氮同氢再转入到加热炉(退火炉中),氮气将炉内充满,防止氧气进入,氢气在当中起还原作用并在进炉口形成火帘进一步阻隔氧气。o氨分解成套装置:利用纯净液氯分解成70%氢气与30%氨气,填充入炉体内驱跑空气(氧气),尽可能空气越小。o经气体保护光亮退火炉处理后不锈钢管已是软态,内外表面少有氧化皮,
19、不需要酸洗处理,并保持冷轧后的管内外表面光洁度。七、不锈钢常用规格和对照表一、常用规格表:七、不锈钢常用规格和对照表七、不锈钢常用规格和对照表二、公称直径二、公称直径-外径外径对照表对照表大外径大外径小外径小外径DN15-22mmDN15-22mmDN20-27mmDN20-27mmDN25-34mmDN25-34mmDN32-42mmDN32-42mmDN40-48mmDN40-48mmDN50-60mmDN50-60mmDN65-76(73)mmDN65-76(73)mmDN80-89mmDN80-89mmDN100-114mmDN100-114mmDN125-140mmDN125-140
20、mmDN150-168mmDN150-168mmDN200-219mmDN200-219mmDN250-273mmDN250-273mmDN300-324mmDN300-324mmDN350-360mmDN350-360mmDN400-406mmDN400-406mmDN450-457mmDN450-457mmDN500-508mmDN500-508mmDN600-610mmDN600-610mmDN15-18mmDN15-18mmDN20-25mmDN20-25mmDN25-32mmDN25-32mmDN32-38mmDN32-38mmDN40-45mmDN40-45mmDN50-57mmD
21、N50-57mmDN65-73mmDN65-73mmDN80-89mmDN80-89mmDN100-108mmDN100-108mmDN125-133mmDN125-133mmDN150-159mmDN150-159mmDN200-219mmDN200-219mmDN250-273mmDN250-273mmDN300-325mmDN300-325mmDN350-377mmDN350-377mmDN400-426mmDN400-426mmDN450-480mmDN450-480mmDN500-530mmDN500-530mmDN600-630mmDN600-630mm七、不锈钢常用规格和对照表三
22、、常用不锈钢304工业管、流体管公称直径及其对照厚度规格厚度规格厚度规格厚度13.72 ”DN81.65(10S)17.153/8 DN101.65(10S)60.332DN501.65(5S)2.24(40S)2.31(40)2.021.34 DN151.65(5S)42.161-1/4 DN321.65(5S)2.52.02.02.77(10S)2.11(10S)2.53.02.52.77(10S)3.91(40S)2.77(40S)3.073.32-1/2 DN652.11(5S)3.03.56(40S)3.05(10S)26.67 DN201.65(5S)44.52.05.16(40S
23、)2.02.576.22.02.11(10S)3.02.52.548.261-1/2DN401.65(5S)3.02.87(40S)2.04.03.02.55.033.4 1 DN251.65(5S)2.77(10S)6.02.03.088.93 DN802.11(5S)2.53.68(40S)3.05(10s)2.77(10S)572.04.03.02.55.49(40S)3.38(40S)3.04.0七、不锈钢常用规格和对照表三、常用不锈钢304工业管、流体管公称直径及其对照厚度:规格厚度规格厚度规格厚度101.63-1/2 DN902.11(5S)141.35DN1252.77(5S)2
24、19.088DN2002.77(5S)3.05(10S)3.4(10S)3.04.04.03.76(10S)5.745.05.01082.06.06.02.56.55(40S)8.18(40S)3.01592.0273.0510DN2503.4(5S)4.02.54.19(10S)5.03.06.06.04.09.27(40S)114.34DN1002.11(5S)5.0323.8512DN3003.96(5S)3.05(10S)6.04.57(10S)4.0168.288DN1502.77(5S)6.05.03.4(10S)9.53(40S)6.02(40S)4.0355.6014DN350
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