不锈钢和耐热钢的金相组织及检验课件.ppt

1、2022年11月23日星期三不锈钢和耐热钢的金相不锈钢和耐热钢的金相组织及检验组织及检验不锈钢的金相检验不锈钢和耐热钢的金相组织及检验定义n不锈钢不锈钢在空气和弱腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢在空气和弱腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢n耐酸钢耐酸钢在酸、盐溶液等强腐蚀介质中抵抗腐在酸、盐溶液等强腐蚀介质中抵抗腐蚀的钢蚀的钢 由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。统化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。统称称不锈耐酸钢不锈耐酸钢，简称，简称不锈钢。不锈钢。不锈钢的耐蚀性取不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。决于钢中所含的合金元

2、素。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验分类n按金相组织划分按金相组织划分(GB/T13304-1991)(GB/T13304-1991)F F、M M、A A、A-FA-F、PHPHn按合金元素种类划分按合金元素种类划分 Cr Cr、Cr-NiCr-Ni、Cr-Ni-MoCr-Ni-Mo、Cr-Mn-Ni Cr-Mn-Ni不锈钢和耐热钢的金相组织及检验特点及用途n良好耐腐蚀性、氧化性、良好耐腐蚀性、氧化性、n优异的力学性能、物理性能、工艺性能优异的力学性能、物理性能、工艺性能n化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛的应用。化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛的应用。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验合金

3、元素 不锈钢中常见的合金元素：不锈钢中常见的合金元素：C C、CrCr、NiNi、MnMn、SiSi、N N、NbNb、TiTi、MoMon奥氏体形成元素：奥氏体形成元素：C C、NiNi、Mn Mn、N N、CuCu等等n铁素体形成元素：铁素体形成元素：CrCr、SiSi、TiTi、NbNb、AlAl、MoMo等等不锈钢和耐热钢的金相组织及检验合金元素的作用n提高基体金属的电极电位提高基体金属的电极电位n在室温下获得单相固溶体组织在室温下获得单相固溶体组织n表面形成结构致密、不溶于腐蚀介质、电阻高的表面形成结构致密、不溶于腐蚀介质、电阻高的保护膜。保护膜。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验单合金

4、元素的作用C:C:稳定稳定A A元素，强化元素，强化M M钢的重要元素，极易与其他钢的重要元素，极易与其他合金元素形成合金碳化物，导致不锈钢的晶界腐合金元素形成合金碳化物，导致不锈钢的晶界腐蚀。蚀。Cr:Cr:F F形成元素，提高基体金属的电极电位，易与形成元素，提高基体金属的电极电位，易与C C生成生成M7C3M7C3、M23C6M23C6，钝化能力很强，形成，钝化能力很强，形成Cr2O3Cr2O3NiNi :稳定稳定A A元素，提高基体金属的电极电位，减少元素，提高基体金属的电极电位，减少铁素体的含量铁素体的含量MnMn :与与NiNi作用相似，稳定作用相似，稳定A A元素，减少元素，减少

5、铁素体的铁素体的含量，可以代替含量，可以代替NiNi。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验单合金元素的作用TiTi、NbNb :F F形成元素，强化铁素体，优先于形成元素，强化铁素体，优先于CrCr与与C C结结合生成合生成TiCTiC、NbCNbCAlAl、SiSi :F F形成元素，强化铁素体，和形成元素，强化铁素体，和O O结合生成致结合生成致密的密的Al2O3 Al2O3、SiO2SiO2氧化膜，过量降低钢的塑性。氧化膜，过量降低钢的塑性。MoMo :F F形成元素，强化铁素体，提高耐腐蚀性能形成元素，强化铁素体，提高耐腐蚀性能不锈钢和耐热钢的金相组织及检验铁素体不锈钢成分、牌号、特点成分、

6、牌号、特点成分：成分：含含CrCr：1130%1130%，尚可含少量的，尚可含少量的MoMo、NbNb、TiTi，基本上不含，基本上不含NiNi。Cr17Cr17型型和和Cr25Cr25型型常用牌号：常用牌号：06Cr13Al06Cr13Al、10Cr1710Cr17、10Cr17Mo 10Cr17Mo、008Cr27Mo 008Cr27Mo、008Cr30Mo2 008Cr30Mo2等等特点：特点：加热不发生相变不能采用热处理来强化；有强磁；冷加工成型和焊加热不发生相变不能采用热处理来强化；有强磁；冷加工成型和焊接工艺较差；具有三种脆性倾向：接工艺较差；具有三种脆性倾向：475475、相析出

7、脆、高温脆性、相析出脆、高温脆性热处理及金相组织热处理及金相组织退火退火 ：（Cr17 850 Cr17 850 ）、（）、（Cr25 1050 Cr25 1050 ）组织：组织：铁素体铁素体+M7C3+M7C3（或（或M23C6M23C6），长期时效（），长期时效（500500800 800）相析出。相析出。n400400550550内长时间加热，耐蚀性下降，出现脆化。加热至内长时间加热，耐蚀性下降，出现脆化。加热至600 600，保温一小时后快冷可消除。保温一小时后快冷可消除。n900 900 以上加热，晶粒会涨大，且不能细化，需控制温度。以上加热，晶粒会涨大，且不能细化，需控制温度。不锈

8、钢和耐热钢的金相组织及检验铁素体不锈钢1Cr171Cr17钢钢n加热到加热到900900后空后空冷的组织冷的组织为铁素体为铁素体沿轧制沿轧制方向分布方向分布碳化物。碳化物。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验铁素体不锈钢1Cr171Cr17钢钢n淬火后组织淬火后组织为铁素体为铁素体低碳马氏体低碳马氏体不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢成分、牌号、特点成分、牌号、特点成分：成分：含含Cr12Cr1214%14%，含，含C C：0.10.10.4%0.4%，Cr13Cr13型。型。常用牌号：常用牌号：12Cr1312Cr13、20Cr1320Cr13、30Cr1330Cr13、40Cr1340C

9、r13等。等。特点：特点：含碳量较高，淬火后得到马氏体组织；有较高的强度、硬度、耐含碳量较高，淬火后得到马氏体组织；有较高的强度、硬度、耐磨性；通过热处理得到所要求的性能；切削加工性能较好。焊接性能磨性；通过热处理得到所要求的性能；切削加工性能较好。焊接性能差；有回火脆性。差；有回火脆性。热处理及金相组织热处理及金相组织退火或高温回火退火或高温回火 ：铁素体铁素体+M23C6 +M23C6 淬火：淬火：马氏体马氏体+少量少量铁素体铁素体淬火淬火+高温回火：高温回火：保留马氏体位向索氏体（保留马氏体位向索氏体（过热：过热：晶粒粗大，大量晶粒粗大，大量 铁铁素体形成；素体形成；欠热：欠热：未溶解碳

10、化物存在）。未溶解碳化物存在）。淬火淬火+低温回火低温回火 ：回火马氏体回火马氏体不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n10Cr1310Cr13淬火温淬火温度：度：1000 1000 10501050，组，组织为马氏体织为马氏体少量少量铁素体，铁素体，不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n10Cr1310Cr13，650 650 回火，组回火，组织为回火索织为回火索氏体铁素氏体铁素体体不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n20Cr1320Cr13钢，淬钢，淬火温度：火温度：9809801000 1000，经，经1050 1050 油淬后，油淬后，组织为马氏体组织为马氏体少量残

11、余奥少量残余奥氏体，经氏体，经650 650 回火后，组回火后，组织为索氏体织为索氏体不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n30Cr1330Cr13、40Cr1340Cr13，淬火，淬火温度一般为温度一般为105010501100 1100，淬火组织，淬火组织为马氏体未为马氏体未溶碳化物，回溶碳化物，回火后组织为索火后组织为索氏体碳化物氏体碳化物不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n为为30Crl330Crl3钢原钢原材料退火状态，材料退火状态，用氯化高铁盐用氯化高铁盐酸水溶液侵蚀，酸水溶液侵蚀，组织为点状和组织为点状和球状珠光体及球状珠光体及沿晶界呈断续沿晶界呈断续分布的二次碳分

12、布的二次碳化物化物不锈钢和耐热钢的金相组织及检验马氏体不锈钢n40 Cr1340 Cr13钢钢200200250250低低温回火，回火温回火，回火马氏体及细颗马氏体及细颗粒碳化物。粒碳化物。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验奥氏体不锈钢成分、牌号、特点成分、牌号、特点成分：成分：含含CrCr：161625%25%，含，含NiNi：7 720%20%，基本成分，基本成分18%Cr18%Cr，8%Ni8%Ni，通常称为，通常称为18-818-8型不锈钢。型不锈钢。常用牌号：常用牌号：304304（18Cr-8Ni18Cr-8Ni）、）、321 321（18Cr-9Ni-Ti18Cr-9Ni-Ti）、3

13、47 347（18Cr-9Ni-Nb18Cr-9Ni-Nb）316316（18Cr-12Ni-2.5Mo18Cr-12Ni-2.5Mo）等）等特点：特点：不能热处理强化；无磁性，具有优异的的耐腐蚀性；有良好的冷热成型性不能热处理强化；无磁性，具有优异的的耐腐蚀性；有良好的冷热成型性和焊接性能；切削加工较困难。和焊接性能；切削加工较困难。热处理及金相组织热处理及金相组织固溶处理：固溶处理：1050105011001100，组织：奥氏体（组织：奥氏体（过热：过热：晶粒长大，晶粒长大，铁素体形成）。铁素体形成）。敏化：敏化：500500850850，组织：晶界析出，组织：晶界析出 M23C6 M23

14、C6 晶界贫铬晶界贫铬稳定化：稳定化：850 850900900，组织：，组织：A+MCA+MC（TiCTiC、NbCNbC）抑制晶间腐蚀）抑制晶间腐蚀消除应力：消除应力：低温处理：低温处理：300350300350，高温处理，高温处理800800以上；以上；消除消除相：相：通过通过820820以上的加热或固溶处理消除以上的加热或固溶处理消除 不锈钢和耐热钢的金相组织及检验奥氏体不锈钢n固溶化处理：加固溶化处理：加热至热至100010001100 1100，使碳，使碳化物全部溶于奥化物全部溶于奥氏体中，然后快氏体中，然后快冷至室温，可得冷至室温，可得均以奥氏体组织，均以奥氏体组织，称为固溶处理

15、。称为固溶处理。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验沉淀硬化不锈钢牌号、特点牌号、特点n通过热处理的手段使钢中的碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的。通过热处理的手段使钢中的碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的。常用牌号：常用牌号：0Cr17NI4CuNb0Cr17NI4CuNb、1Cr17Ni7Al1Cr17Ni7Al特点：特点：固溶后为马氏体或半奥氏体组织，最终沉淀析出马氏体组织；有固溶后为马氏体或半奥氏体组织，最终沉淀析出马氏体组织；有很高的强度；耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢；成型和焊接性能良好。很高的强度；耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢；成型和焊接性能良好。热处理工艺有：热处理工艺有：固溶处理

16、、调整处理、时效处理。固溶处理、调整处理、时效处理。n固溶处理：所得组织为奥氏体少量固溶处理：所得组织为奥氏体少量铁素体，铁素体，铁素体含量控制在铁素体含量控制在5 51515n调整处理：目的是为了获得必要数量的马氏体，从而使钢强化调整处理：目的是为了获得必要数量的马氏体，从而使钢强化n时效处理：目的是使残余奥氏体变成马氏体，及从马氏体中析出高度时效处理：目的是使残余奥氏体变成马氏体，及从马氏体中析出高度弥散分布的金属间化合物。弥散分布的金属间化合物。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验奥氏体不锈钢n基本成分为基本成分为CrCr：14141717，Ni7Ni7及少量及少量钼、铝、铜等。钼、铝、铜等。

17、固溶处理后组织固溶处理后组织为奥氏体少量为奥氏体少量铁素体。铁素体。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验奥氏体-铁素体不锈钢成分、牌号、特点成分、牌号、特点成分：成分：在铬镍系不锈钢基础上增加铁素体形成元素（在铬镍系不锈钢基础上增加铁素体形成元素（CrCr、MoMo）减少奥氏）减少奥氏体形成元素（体形成元素（NiNi、MnMn）常用牌号：常用牌号：0Cr26Ni5Mo20Cr26Ni5Mo2、1Cr18Ni11Si4AlTi1Cr18Ni11Si4AlTi特点：特点：双相组织；有磁性；比奥氏体钢强度高，耐腐蚀性好，热加工成双相组织；有磁性；比奥氏体钢强度高，耐腐蚀性好，热加工成型好，焊接性能好，仍具

18、有铁素体钢的某些脆性。型好，焊接性能好，仍具有铁素体钢的某些脆性。热处理及金相组织热处理及金相组织固溶处理（固溶处理（95095010001000）铁素体铁素体+奥氏体奥氏体长期时效（长期时效（500 500800 800）相析出相析出不锈钢和耐热钢的金相组织及检验奥氏体-铁素体不锈钢n铁氰化钾、氢氧化钾铁氰化钾、氢氧化钾水溶液侵蚀，水溶液侵蚀，组织组织为白色的奥氏体和灰为白色的奥氏体和灰黑色黑色(实为棕色实为棕色)的铁的铁素体，铁素体的体积素体，铁素体的体积分数约占分数约占5050。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相n铁素体铁素体n奥氏体奥氏体n马氏体马氏体n 铁素体铁素体n相

19、相n碳化物相（碳化物相（K K相）相）不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相铁素体铁素体 n相是在高温区域形成的相，一般称为相是在高温区域形成的相，一般称为铁素体或高温铁铁素体或高温铁素体。素体。以区别于低温以区别于低温铁素体。铁素体。铁素体是体心立方晶铁素体是体心立方晶格，但晶格常数与格，但晶格常数与铁素体不同，并表现出较高的脆性。铁素体不同，并表现出较高的脆性。n这种相主要是由于加热温度过高、高温中停留过久、化学这种相主要是由于加热温度过高、高温中停留过久、化学成分的波动或形成铁素体与奥氏体的元素达不到平衡等原成分的波动或形成铁素体与奥氏体的元素达不到平衡等原因形成的。因形成的。

20、不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相1Crl31Crl3钢钢11001100淬油淬油 300 300回火组织回火组织铸态铸态1Cr18Ni9Ti1Cr18Ni9Ti不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相测定测定铁素体含量的测定方法铁素体含量的测定方法n金相法：金相法：可根据标准的图片进行比较，还可用图像分析软可根据标准的图片进行比较，还可用图像分析软件进行测定，注意侵蚀时不要显示奥氏体晶界，否则定量件进行测定，注意侵蚀时不要显示奥氏体晶界，否则定量结果可能偏高；结果可能偏高；n图表计算法：图表计算法：已知化学成分，可根据已知化学成分，可根据SchaefflerSchaef

21、fler组织图、组织图、DeLong DeLong 组织图和组织图和WRC-92WRC-92组织图，查出组织图，查出铁素体的含量；铁素体的含量；n磁性法：磁性法：有两种，一是磁称法，二是铁素体指示仪，用已有两种，一是磁称法，二是铁素体指示仪，用已知知铁素体含量的一系列标准样品与待测试样同时进行对铁素体含量的一系列标准样品与待测试样同时进行对比测定。比测定。nX X光光法等。法等。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相相相n相是一种相是一种FeFe、CrCr原子比例相等的原子比例相等的Fe-CrFe-Cr金属间化合物，金属间化合物，其分子式近似可用其分子式近似可用FeCrFeCr表示，

22、晶体结构为正方晶系，在室表示，晶体结构为正方晶系，在室温下有磁性，硬而脆（温下有磁性，硬而脆（68HRC68HRC）n相一般在相一般在500900500900温度范围内长时间时效时析出，温度范围内长时间时效时析出，较高的含铬量的质量分数（较高的含铬量的质量分数（25%76%25%76%）及）及铁素体的存在铁素体的存在均会促进均会促进相的析出。相的析出。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相用用20g20g铁氰化钾、铁氰化钾、20g20g氢氧化钾，氢氧化钾，100ml100ml水溶液，水溶液，1.5V1.5V，电解，电解 1Crl8Ni9Ti1Crl8Ni9Ti锻后缓冷后锻后缓冷后不锈

23、钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相相的危害相的危害n相沿晶界分布，钢的塑性显著下降，分散分布对韧性危相沿晶界分布，钢的塑性显著下降，分散分布对韧性危害较小，并有一定的强化作用。害较小，并有一定的强化作用。n相增加钢的缺口敏感性，对强度、硬度影响不大，对冲相增加钢的缺口敏感性，对强度、硬度影响不大，对冲击韧性影响显著。击韧性影响显著。n相显著地降低钢的塑性、韧性、抗氧化性、耐晶界腐蚀相显著地降低钢的塑性、韧性、抗氧化性、耐晶界腐蚀性能，助长热疲劳的产生。性能，助长热疲劳的产生。相形成后，使基体贫铬（或相形成后，使基体贫铬（或钼、钨）因此降低了基体抗蚀性，并削弱了固溶强化的效钼、钨）因此

24、降低了基体抗蚀性，并削弱了固溶强化的效果。总之果。总之相的危害性较大，应尽力避免该相的出现。相的危害性较大，应尽力避免该相的出现。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相碳化物相碳化物相n碳化物相是不锈钢中的一个基本组成相，可分为碳化物相是不锈钢中的一个基本组成相，可分为MCMC、M M6 6C C、M M2323C C6 6、M M7 7C C3 3几种类型，它与钢中的含碳量与合金元素有关。几种类型，它与钢中的含碳量与合金元素有关。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢中的组织和相MCMC型碳化物：型碳化物：钢在凝固过程中，碳与亲和力较大的钢在凝固过程中，碳与亲和力较大的 钽、铌、钽、

25、铌、钛、钒结合，形成钛、钒结合，形成TaCTaC、NbCNbC、TiCTiC、VCVC碳化物。该类碳化碳化物。该类碳化物分布在晶界上起到强化作用，阻止晶粒长大，抑制（物分布在晶界上起到强化作用，阻止晶粒长大，抑制（CrCr、FeFe）2323C C6 6碳化物的形成，提高不锈钢的抗腐蚀性能。碳化物的形成，提高不锈钢的抗腐蚀性能。M M6 6C C型碳化物：型碳化物：是一种二元碳化物，具有面心立方结构，一是一种二元碳化物，具有面心立方结构，一般在含铬量高，并且有钨、钼时，才会形成该类碳化物，般在含铬量高，并且有钨、钼时，才会形成该类碳化物，以颗粒状析出于晶界，与以颗粒状析出于晶界，与M M232

26、3C C6 6型一起，起着强化晶界和提型一起，起着强化晶界和提高持久寿命的作用。高持久寿命的作用。M M2323C C6 6、M M7 7C C3 3型碳化物：型碳化物：一种富铬的碳化物，一种富铬的碳化物，M M2323C C6 6碳化物具有碳化物具有面心立方结构，面心立方结构，M M7 7C C3 3碳化物是三角晶系。这种碳化物大多碳化物是三角晶系。这种碳化物大多存在含铬量高的钢中。存在含铬量高的钢中。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验组织与相的鉴别方法A A与与F F：A A有孪晶组织，有孪晶组织，F F呈带状或枝晶分布呈带状或枝晶分布n赤血盐氢氧化钾溶液。赤血盐氢氧化钾溶液。F F玫瑰色、玫

27、瑰色、A A光亮色光亮色n热染法（热染法（500500）F F亮黄色、亮黄色、A A浅兰色浅兰色n氢氧化钾水溶液（电解）氢氧化钾水溶液（电解）F F灰色、灰色、A A白色白色碳化物与碳化物与相相n碱性高锰酸钾：浅侵蚀碳化物为浅棕色、碱性高锰酸钾：浅侵蚀碳化物为浅棕色、相橘红色；深侵蚀碳相橘红色；深侵蚀碳化物为绿色、化物为绿色、相棕橙色相棕橙色n高锰酸钾、氢氧化钠水溶液（电解）：高锰酸钾、氢氧化钠水溶液（电解）：相橘红色相橘红色n草酸电解：草酸电解：n热染法（热染法（500500700700）加热）加热 碳化物白色、碳化物白色、相橙色相橙色不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢金相检验项目及方法低

28、倍检验：低倍检验：n试验方法：试验方法：GB/T226-1991 GB/T226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法方法n组织评定：参照组织评定：参照GB/T1979-2001GB/T1979-2001结构钢低倍组织缺陷评结构钢低倍组织缺陷评级图。级图。n GB/T1220-2007 GB/T1220-2007不锈钢棒标准中规定不得有肉眼可见不锈钢棒标准中规定不得有肉眼可见得缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。得缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢金相检验项目及方法高倍检验：高倍检验：n非金属夹杂物：非金属夹杂物：GB/T10

29、561-2005 GB/T10561-2005 钢中非金属夹杂物显微评定方钢中非金属夹杂物显微评定方法、法、ASTM E45-2005ASTM E45-2005n奥氏体晶粒度：奥氏体晶粒度：GB/T6394-2002GB/T6394-2002金属平均晶粒度测定方法金属平均晶粒度测定方法ASTM ASTM E112E112n铁素体含量铁素体含量 ：GB/T13305-1991GB/T13305-1991奥氏体不锈钢中奥氏体不锈钢中相面积含量金相相面积含量金相检验法、检验法、GB/T6401-1986 GB/T6401-1986铁素体奥氏体双相不锈钢中铁素体奥氏体双相不锈钢中-相面积相面积含量金相

30、测定法含量金相测定法nGB 4234-2003GB 4234-2003外科植入物用不锈钢标准中规定铁素体含量、夹杂外科植入物用不锈钢标准中规定铁素体含量、夹杂物级别、晶粒度级别。物级别、晶粒度级别。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀点腐蚀：点腐蚀：n不锈钢因表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦由于不锈钢因表面生成钝化膜而具有耐蚀性的金属和合金，一旦由于某种原因表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分金属就会某种原因表面膜被局部破坏而露出新鲜表面后，这部分金属就会迅速溶解而发生局部腐蚀，这种在金属表面产生小孔的腐蚀形态迅速溶解而发生局部腐蚀，这种在金属表面产生小孔的腐蚀形态称为点

31、蚀。点蚀是不锈钢常见破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。称为点蚀。点蚀是不锈钢常见破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一。点腐蚀机理：点腐蚀机理：n中性溶液中的离子（如中性溶液中的离子（如ClCl）作用于表面钝化膜，表面膜受破，）作用于表面钝化膜，表面膜受破，因而发生点蚀。点蚀的扩展按下列反应进行：因而发生点蚀。点蚀的扩展按下列反应进行：阳极反应阳极反应 ：MMMMe e 阴极反应：阴极反应：O O2 22H2H2 2O O4e4e 4OH 4OH n随着反应的进行，蚀孔内的随着反应的进行，蚀孔内的M M（金属离子）增加，为保持电中性（金属离子）增加，为保持电中性ClCl从外部移入，并生成盐。该盐水解后生

32、成从外部移入，并生成盐。该盐水解后生成HClHCl，pHpH下降，在此下降，在此情况下点蚀可以持续进行下去。情况下点蚀可以持续进行下去。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀点腐蚀的发生条件：点腐蚀的发生条件：n保护膜保护膜(钝化膜钝化膜)的局部溶解或破坏，往往发生在表面有缺陷或夹的局部溶解或破坏，往往发生在表面有缺陷或夹杂的地方，或钝化膜薄弱的部位，而且需要有活性阴离子的存在，杂的地方，或钝化膜薄弱的部位，而且需要有活性阴离子的存在，如氯离子是常见的发生点腐蚀的阴离子。氯离子容易被吸附，挤如氯离子是常见的发生点腐蚀的阴离子。氯离子容易被吸附，挤走氧原子，和钝化膜中的阳离子反应生成可溶性的

33、氯化物，破坏走氧原子，和钝化膜中的阳离子反应生成可溶性的氯化物，破坏钝化膜，形成小坑，即点腐蚀诱导阶段，形成一个闭塞电路。含钝化膜，形成小坑，即点腐蚀诱导阶段，形成一个闭塞电路。含氯离子的水溶液是产生点腐蚀的主要原因。氯离子的水溶液是产生点腐蚀的主要原因。点腐蚀的特征：点腐蚀的特征：n金属构件表面有肉眼可见的腐蚀麻坑，用金相法检验观察点腐蚀金属构件表面有肉眼可见的腐蚀麻坑，用金相法检验观察点腐蚀坑的剖面，其形状基本有呈蝶形、椭圆形和楔形三种。用扫描电坑的剖面，其形状基本有呈蝶形、椭圆形和楔形三种。用扫描电镜能谱仪能检测到点腐蚀内有氧和氯。镜能谱仪能检测到点腐蚀内有氧和氯。不锈钢和耐热钢的金相组

34、织及检验不锈钢的腐蚀缝隙腐蚀：缝隙腐蚀：n在金属和金属或金属和非金属表面狭窄的缝隙间，由于溶液移动在金属和金属或金属和非金属表面狭窄的缝隙间，由于溶液移动受阻，腐蚀性阴离子停留在窄缝内，易发生在法兰连接处，铆钉、受阻，腐蚀性阴离子停留在窄缝内，易发生在法兰连接处，铆钉、螺栓、垫片等部位。沉淀的腐蚀产物与金属基体之间，氧化皮和螺栓、垫片等部位。沉淀的腐蚀产物与金属基体之间，氧化皮和金属基体之间也易发生缝隙腐蚀。金属基体之间也易发生缝隙腐蚀。缝隙腐蚀机理：缝隙腐蚀机理：n类似于点腐蚀（闭塞电池的腐蚀机理），所不同的是点腐蚀需有类似于点腐蚀（闭塞电池的腐蚀机理），所不同的是点腐蚀需有一个闭塞电池形成

35、的腐蚀诱导过程，而缝隙腐蚀的闭塞电池基本一个闭塞电池形成的腐蚀诱导过程，而缝隙腐蚀的闭塞电池基本上是现成的，缝隙腐蚀经常是构件结构上的原因所造成的。上是现成的，缝隙腐蚀经常是构件结构上的原因所造成的。n预防缝隙腐蚀措施预防缝隙腐蚀措施-除结构上进行考虑尽量避免狭窄缝隙外，除结构上进行考虑尽量避免狭窄缝隙外，点腐蚀预防措施对缝隙腐蚀也很有效。点腐蚀预防措施对缝隙腐蚀也很有效。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀晶间腐蚀：晶间腐蚀：n沿金属材料的晶粒界面发生腐蚀，使材料沿晶界分离，失去强度，沿金属材料的晶粒界面发生腐蚀，使材料沿晶界分离，失去强度，危害很大。偏聚在晶界上的杂质或合金元素的富集

36、与贫化是造成危害很大。偏聚在晶界上的杂质或合金元素的富集与贫化是造成晶间腐蚀的主要原因，因为它们提供了晶界或晶界附近电化学腐晶间腐蚀的主要原因，因为它们提供了晶界或晶界附近电化学腐蚀的阴极或阳极，构成了反应电池。蚀的阴极或阳极，构成了反应电池。晶间腐蚀机理：晶间腐蚀机理：n晶间腐蚀的理论为贫铬理论，普通的晶间腐蚀的理论为贫铬理论，普通的18188 8不锈钢一般含碳量不锈钢一般含碳量0.060.060.080.08，因此有足够的碳与铬生成碳化物沉淀，这样铬就，因此有足够的碳与铬生成碳化物沉淀，这样铬就从固溶体中分离了，结果使与晶界邻近的金属铬含量降低。晶界从固溶体中分离了，结果使与晶界邻近的金属

37、铬含量降低。晶界的碳化铬是不腐蚀的，邻近晶界的贫铬区由于对许多腐蚀环境的的碳化铬是不腐蚀的，邻近晶界的贫铬区由于对许多腐蚀环境的耐蚀性较差，因此就腐蚀了。如果制成晶界剖面，腐蚀区好像一耐蚀性较差，因此就腐蚀了。如果制成晶界剖面，腐蚀区好像一条深而窄的沟。条深而窄的沟。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀晶间腐蚀的特征：晶间腐蚀的特征：n其表面尺寸几乎不变，有时表面仍保持金属光泽，但强度和韧性其表面尺寸几乎不变，有时表面仍保持金属光泽，但强度和韧性下降，稍加冲击，表面会出现裂纹。金相剖面分析，抛光态下可下降，稍加冲击，表面会出现裂纹。金相剖面分析，抛光态下可观察到沿晶裂纹，有晶粒脱落，腐蚀

38、沿晶界均匀向内发展。断口观察到沿晶裂纹，有晶粒脱落，腐蚀沿晶界均匀向内发展。断口微观形貌为具有冰糖块状的沿晶断口。微观形貌为具有冰糖块状的沿晶断口。晶间腐蚀预防措施：晶间腐蚀预防措施：n采用固溶处理后水淬快冷；采用固溶处理后水淬快冷；n适当加入碳化物稳定元素，如：适当加入碳化物稳定元素，如：TiTi、NbNb；n采用超低碳不锈钢，如采用超低碳不锈钢，如304L304L、316L316L等。等。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀应力腐蚀：应力腐蚀：n金属材料在应力和腐蚀介质协同作用下发生的破裂，应力腐蚀开裂是金属材料在应力和腐蚀介质协同作用下发生的破裂，应力腐蚀开裂是在环境、材料、应力这

39、三个因素同时起作用时发生。在环境、材料、应力这三个因素同时起作用时发生。应力腐蚀形貌特征：应力腐蚀形貌特征：材料表面腐蚀程度较轻，无全面腐蚀的特征，但裂纹较深，裂纹的材料表面腐蚀程度较轻，无全面腐蚀的特征，但裂纹较深，裂纹的走向基本与主应力方向垂直。走向基本与主应力方向垂直。n用金相显微镜观察，裂纹特征为分叉呈落叶的树枝状，裂纹有沿晶、用金相显微镜观察，裂纹特征为分叉呈落叶的树枝状，裂纹有沿晶、穿晶及混合型。一般情况下穿晶及混合型。一般情况下,奥氏体不锈钢和为穿晶断裂。奥氏体不锈钢和为穿晶断裂。n断口宏观形貌有腐蚀色，有时能观察到放射状条纹。断口微观形貌穿断口宏观形貌有腐蚀色，有时能观察到放射

40、状条纹。断口微观形貌穿晶型为河流花样，沿晶型有冰糖块特征。用能谱仪能检测到腐蚀介质晶型为河流花样，沿晶型有冰糖块特征。用能谱仪能检测到腐蚀介质元素。元素。n通常情况下，应力腐蚀是多源的。通常情况下，应力腐蚀是多源的。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验不锈钢的腐蚀应力腐蚀应力腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢的金相检验不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢定义：定义：向钢中加入合金元素提高其热强性和抗氧化性能。向钢中加入合金元素提高其热强性和抗氧化性能。使用温度：使用温度：400400650650分类：分类：按金相组织：按金相组织：铁素体耐热钢、珠光体铁素体耐热钢、珠光体-铁素体

41、耐热钢、马氏体耐热钢、铁素体耐热钢、马氏体耐热钢、奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢按钢的特性：按钢的特性：n抗氧化钢：高温下抗氧化钢：高温下55055012001200，具有较好的抗氧化性能及抗高温，具有较好的抗氧化性能及抗高温腐蚀性能，并有一定的高温强度；腐蚀性能，并有一定的高温强度；n热强钢：在高温下热强钢：在高温下450450900900既能承受相当的附加应力又具有优既能承受相当的附加应力又具有优异的抗氧化及抗高温腐蚀性能，还要承受周期性的可变应力。异的抗氧化及抗高温腐蚀性能，还要承受周期性的可变应力。按用途：按用途：航空涡轮发动机用耐热钢、航天火箭发动机用耐热钢、核航空涡轮发动机用耐热钢、航天

42、火箭发动机用耐热钢、核反应堆用耐热钢、燃气轮机用耐热钢、内燃机用耐热钢、锅炉和反应堆用耐热钢、燃气轮机用耐热钢、内燃机用耐热钢、锅炉和汽轮机用耐热钢、石化装置用耐热钢、工业炉用耐热钢等。汽轮机用耐热钢、石化装置用耐热钢、工业炉用耐热钢等。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢金相检验内容n耐热钢的工作温度较高，在使用过程中会发生钢内部的显耐热钢的工作温度较高，在使用过程中会发生钢内部的显微组织的变化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析微组织的变化，如碳化物的析出、聚集和球化和新相的析出。出。q金相组织（原始态）的检验，金相组织（原始态）的检验，q经高温长期使用后钢的显微组织（服役后）的变化，以

43、经高温长期使用后钢的显微组织（服役后）的变化，以便为判断零件是否失效提供依据。便为判断零件是否失效提供依据。不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢铁素体耐热钢铁素体耐热钢n合金元素：合金元素：Cr Cr：1228%1228%，少量的，少量的SiSi、AlAl、TiTi。n典型牌号：典型牌号：06Cr13Al06Cr13Al、10Cr1710Cr17、16Cr25N16Cr25Nn用途：燃烧室、喷嘴等用途：燃烧室、喷嘴等n组织：铁素体组织：铁素体珠光体珠光体-铁素体耐热钢铁素体耐热钢n合金元素：合金元素含量不超过合金元素：合金元素含量不超过57%57%，属低合金钢，属低合金钢n典型牌号：典型牌号：

44、15CrMo15CrMo、12Cr1MoV12Cr1MoV、17CrMo1V17CrMo1V等等n用途：工作温度用途：工作温度350670350670，锅炉管、汽包和气轮机的紧固件、主轴、叶轮，锅炉管、汽包和气轮机的紧固件、主轴、叶轮等等n组织：正火组织：正火+高温回火，铁素体高温回火，铁素体+珠光体或贝氏体珠光体或贝氏体不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢马氏体耐热钢马氏体耐热钢n合金元素：合金元素：CrCr：12%12%，加入，加入W W、MoMo、V V、SiSi。n典型牌号：典型牌号：12Cr1312Cr13、14Cr11MoV14Cr11MoV、15Cr12NiWMoV15Cr12N

45、iWMoV、40Cr10Si2Mo40Cr10Si2Mo等等n用途：工作温度用途：工作温度475540475540，气轮机的叶片、螺栓、内燃机的进、排，气轮机的叶片、螺栓、内燃机的进、排汽阀等汽阀等n组织：淬火组织：淬火+高温回火，回火索氏体高温回火，回火索氏体奥氏体耐热钢奥氏体耐热钢n合金元素：含有较多扩大和稳定奥氏体的元素，由合金元素：含有较多扩大和稳定奥氏体的元素，由18-818-8型钢演变。型钢演变。n典型牌号：典型牌号：022Cr19Ni10022Cr19Ni10、07Cr18Ni11Ti07Cr18Ni11Ti、45Cr14Ni14W2Mo45Cr14Ni14W2Mo、20Cr25

46、Ni2020Cr25Ni20等等n用途：工作温度用途：工作温度600600以上，强度要求不高的耐热受力件，高温炉中以上，强度要求不高的耐热受力件，高温炉中部件、汽阀等部件、汽阀等n组织：固溶，奥氏体组织：固溶，奥氏体+M+M2323C C6 6不锈钢和耐热钢的金相组织及检验耐热钢金相检验1 1、原始组织的检验：、原始组织的检验：n内燃机部件金相检验在行业标准中有特殊规定（内燃机部件金相检验在行业标准中有特殊规定（NJ354-1985NJ354-1985、NJ309-1983NJ309-1983）n高压锅炉用无缝钢管的高压锅炉用无缝钢管的GB5310-1995GB5310-19952 2、运行金相检验：、运行金相检验：n珠光体球化珠光体球化n石墨化：碳钢和钼钢在高温长时间作用下，渗碳体分解并析出石石墨化：碳钢和钼钢在高温长时间作用下，渗碳体分解并析出石墨状自由碳的现象。墨状自由碳的现象。n轻度石墨化的管材可以通过热处理（加热到轻度石墨化的管材可以通过热处理（加热到ACAC3 3以上保温）使组织以上保温）使组织恢复恢复不锈钢和耐热钢的金相组织及检验