不锈钢与耐热钢的金相检验

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,演示文档,路漫漫其悠远,少壮不努力，老大徒悲伤,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,不锈钢与耐热钢的金相检验,一 概述,不锈钢和耐热钢，有一种分法，把它们,划入特殊钢的范畴，还包括超高强度钢、高,耐磨钢、磁钢。这些具有特殊使用功能的钢,种称为特殊钢。,不锈钢又分,不锈钢 耐弱腐蚀介质,耐酸钢 耐强腐蚀介质,不锈耐热钢 较好抗高温氧化,高温强度,根据不锈钢金相组织的不同可分为,F不锈钢,M不锈钢,A不锈钢,A-F不锈钢,沉淀硬化型不锈钢,在化学工业中及另外很多场合，不仅要,求材料有一定的机械性能，而且更要求具,有耐蚀不锈性能。例如化工设备往往是在,各种化学介质（大气、酸、碱、盐、及活,泼气体）中工作，它们的失效原因多是由,于腐蚀所致，腐蚀产生孔洞、裂纹等。在,另外场合如汽车摩托车的剎车盘，就是用,Cr13系M不锈钢淬火回火后制造的，既要一定,的强度韧性，又要求耐腐蚀。,耐热钢广泛应用于动力机械,石油化工,航空工业等领域。如锅炉,汽轮机,航空发动,机等。耐热钢是通过向钢中加入合金元素,如Cr,Si,Al,Ni,Nb,V,W等来提高其热强性和,氧化性及组织稳定性。称热强钢。如柴油,机汽缸排气阀门在约600的高温下工作,就用耐热钢如40Cr10Si2Mo,21-4N等制作,既要求在高温下不致氧化同时又要求高温,下有一定强度。,还有一种在高温下不氧化、不起皮、称,不起皮钢，用于各种高温1000下工作的炉,罐、炉底板、炉栅ce,根据合金元素含量的不同，耐热钢可分,为,F耐热钢,P+F耐热钢,M耐热钢,A耐热钢,二 合金元素在钢中的作用,C,是不锈钢中最主要的元素之一特别是马,氏体不锈钢的重要强化元素，也广泛应用,于耐热钢中。在含碳量较低时是扩大,相区的，强烈促进奥氏体的形成。但C在,钢中极易与其他碳化物形成元素生成合金,碳化物如与Cr生成(Cr,Fe),23,C,6,合金碳化物,这样含Cr量下降，特别在晶界造成贫Cr导,致不锈钢的晶界腐蚀敏感性,合金元素在钢中的作用,而且C对钢的抗氧化性有极不利的影响，这,是因为C极易与Cr化合成碳化物，而使固溶,体中贫Cr，从而促进晶间氧化。因此，要,求在抗氧化钢中有较低的含C量，一般耐热,钢中的含C量为0.1%0.2%左右,合金元素在钢中的作用,Cr,是不锈钢中最重要的合金元素，缩小封,闭相区扩大相区，溶入铁素体，提高,铁素体的电极电位。是碳化物形成元素。,Cr的碳化物具有很高的抗蚀性，但Cr钢中,由于碳化物的析出会降低钢的抗蚀性 ,这是,由于Cr的碳化物析出时引起钢基体局部地,区Cr含量贫乏所致,合金元素在钢中的作用,在耐热不起皮钢和热强钢中，Cr主要用来,提高钢的高温抗氧化（不起皮）性能和改,善钢的抗回火稳定和对蠕变的阻力等特性,合金元素在钢中的作用,Mo,碳化物形成元素，缩小相区，封闭,相区,强化铁素体。钢中加Mo能提高对有,机酸的抗蚀性，是提高珠光体钢热强性最,有效的元素，如广泛用于石油动力等的,15CrMo,12CrMo4,12Cr1MoV,25Cr2Mo1V,等提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性,制,作燃气轮机叶片等,如Cr12WMoVNbB,马氏体钢和Mn18Cr10MoVB奥氏体钢,合金元素在钢中的作用,提高马氏体钢和奥氏体钢的热强性,制,作燃气轮机叶片等,如Cr12WMoVNbB,马氏体钢和Mn18Cr10MoVB奥氏体钢,合金元素在钢中的作用,W,碳化物形成元素。对钢的抗氧化性无益。,新的不锈耐酸钢15Al3MoWTi，在炼油厂含硫,油的腐蚀条件运用，效果比0Cr13好,含W耐热钢18Cr3MoWVA碳化物,1Cr14Ni14W2MoTi奥氏体型耐热钢,4Cr14Ni14W2Mo奥氏体型耐热钢 阀门用钢,Cr15Ni36W3Ti奥氏体型耐热钢 叶片用钢,合金元素在钢中的作用,V,碳化物形成元素。在耐热钢中应用：由,于高度弥散分布的碳化物和氮化物，较高,温度聚合长大也极缓慢,因而增加钢的强度,和对蠕变的抗力,如耐热钢12Cr1MoV等,新的珠光体耐热钢12Cr3MoVSiTiB等,马氏体耐热钢Cr12WMoVNbB等,无Ni奥氏体耐热钢Mn18Cr10MoVB等,合金元素在钢中的作用,Ti ,Nb,强碳化物形成元素,都缩小相区,封,闭相区,强化铁素体。,由于Ti ,Nb 碳化物的结合力极强，远大,于C与Cr的亲和力，在不锈钢中常用来固定,其中的C来消除Cr在晶界处的贫化，从而消,除或减轻钢的晶间腐蚀现象,合金元素在钢中的作用,Mn,扩大相区，稳定奥氏体，在低C高Mn,不锈钢中，主要是促成和稳定钢的奥氏体组,织,其不锈抗蚀的性能仍依靠Cr的作用。,如CrMnN钢如Cr18Mn13N,高Mn耐热钢以Mn代Ni的耐热不起皮钢如奥,氏体耐热钢如6Mn18Al5MoV,CrMnN不起皮钢Cr20Mn9Ni2Si2N,合金元素在钢中的作用,Si,缩小相区，封闭相区，和氧化合致,密SiO,2,氧化膜,提高抗氧化能力，和其它元,素如Mo,W,Cr等结合，有提高钢抗腐蚀和,抗高温氧化的作用,合金元素在钢中的作用,Al,缩小相区，封闭相区，与O,N有很,大的亲和力，和氧化合致密Al,2,O,3,氧化膜，,提高抗氧化能力。 Al提高钢在氧化性酸中,的耐蚀性，和Cr配合并用时其抗氧化性可,得到更大提高，和Si,Cr复合应用可显著提,高钢的高温不起皮性,合金元素在钢中的作用,Ni,非碳化物形成元素,扩大相区缩小,和(+)相区，增大A稳定性，是形成和,稳定A的主要合金元素；,能提高钢对大气腐蚀的抗力；,在高合金奥氏体不锈钢中，还普遍用Ni作,为奥氏体化元素，加入适量的Ni可得到单,一组织的奥氏体不锈钢；,三 不锈钢金相分析的金属学 基础,Fe-Cr-C系相图,看一下图7-1含13%Cr的Fe-Cr-C系的垂直截,面相图 相区和+ +(Cr,Fe),23,C,6,相区交点的,温度大约在950,含碳量大约在0.2%,相当于共,析点,发生 +(Cr,Fe),23,C,6,+ 转变,在800,左右发生+(Cr,Fe),23,C,6, +(Cr,Fe),7,C,3,700,以下为+(Cr,Fe),7,C,3,+(Cr,Fe),23,C,6,区域,不锈钢金相分析的金属学基础,在图中，按0.06%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%,的含碳量，在1000的淬火加热温度下，,分别处在、+、相，当快冷下来,后，分别得到F不锈钢、F+M不锈钢、M不,锈钢,不锈钢金相分析的金属学基础, Fe-Cr-Ni系相图,看图7-2，Ni是扩大相区、稳定相的元,素当含Ni量增加时,相扩大,相是封闭的,在1000时,含Ni量不到5%,就以相存在.,看图7-3，Cr相反,它是封闭缩小相区的.,在1000时,含Ni 8%时,含Cr在18%附近,即虚线附近,即为相区,呈奥氏体状态.,四 不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,不锈钢金相试样的制备与侵蚀,不锈钢(包括耐热钢)金相试样的制备、,磨抛、侵蚀和一般的高合金钢基本相同。,但由于不锈钢基体较软，又韧，又容易加工,硬化，特别是A不锈钢A耐热钢，切削取样加,工的难度较大，制备金相试样时易产生机械,滑移，会产生组织假象。因此，试样的制备,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,应以不引起组织变化为前提。,对于强度低塑性大的金属如奥氏体不,锈钢等用机械抛光的方法，很难避免金属,的流动和形成扰乱金属，在检验中容易造,成假象而作出错误的判断。最好最理想的,抛光方法是电解抛光。,介绍几个电解抛光的条件,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,高氯酸15%20% 酒精85%80%,电流密度0.10.3A/cm,2,高氯酸15%20% 醋酸85%80%,电流密度0.71A/cm,2,电压2040V,不易出麻点,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,不锈钢、耐热钢具有较高的耐腐蚀性能，,所以侵蚀其显微组织的侵蚀剂必须有强烈的侵,蚀性，才能使组织清晰地显示。应根据钢的成,分和热处理状态、欲显示的组织来选择合适的,侵蚀剂。,除了2%4%硝酸酒精溶液作为通用的侵,蚀剂外，还有常用的有,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,氯化铁盐酸水溶液：FeCl,3,5g+HCl50ml+H,2,O100ml,适用于高镍奥氏体钢及铬不锈钢，能良好显,示奥氏体和铁素体晶界,苦味酸盐酸酒精溶液：,苦味酸1g+盐酸5ml+酒精100ml,能侵蚀Fe-Cr、Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn等类型钢，,能侵蚀Cr-Ni奥氏体钢等的晶界,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,此外，不锈钢中还会同时出现F、A、K、,铁素体、相等，可以通过化学或电解侵,蚀等方法予以区别。例如,赤血盐水溶液 ：,K,3,Fe(CN),6,50g+KOH 50g+H,2,O 100ml浸蚀区别Fe-Cr、Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn类型钢中,铁素体及相。铁素体黄色，相蓝色,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,NaOH水溶液电解腐蚀,NaOH剂40g+H,2,O 100ml,1V3V 60s,显示相。使 相及铁素体相继着,色，碳化物最后显示。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,铁素体不锈钢,铁素体不锈钢钢钢号有,06Cr13Al,10Cr17,10Cr17Mo,008Cr27Mo,008Cr30Mo2,022Cr12等。铁素体不锈钢的,特征是具有铁素体组织、有磁性、不能用,淬火的方法使之硬化，热处理的目的主要,是消除因变形加工或焊接所导致的内应力,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,而使之软化，提高加工性，其次是消除,475脆性的影响，并使组织均匀化。退,火温度的选择根据避开475脆性产生,的温度范围避开相脆性产生的温度范,围避开高温脆性产生的温度范围。, 475脆性,铁素体不锈钢特别是高铬,铁素体不锈钢在400550温度范围内,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,较长时间加热或者从较高温度缓慢冷却通,过这一温度范围时会发生脆性，降低耐蚀,性、硬度强度增加、延性冲击韧性显著降,低。即所谓475脆性。高于出现475,脆性的温度加热，可消除脆性，使钢的冲,击韧性恢复。, 相脆性,相是一种Fe、Cr原子比例,大致相等的Fe-Cr金属间化合物，其分子式,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,近似表示为FeCr，晶体结构为正方晶系，非,磁性，硬而脆。 相一般在铁素体不锈钢或,奥氏体-铁素体不锈钢中在600900温度,范围内长时间保温时析出。,相可用金相法检验出。,相的避免：避免在相的形成温度上长,时间加热,相的消除：在高于相的稳定温度加热,可消除相，而且还可以恢复475脆性所,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,带来的韧性的下降。,高温脆性,铁素体型不锈钢在900 以上加,热时，晶粒会显著长大，同时并可能有部分铁,素体转变为奥氏体，而在冷却过程中又转变为,低碳马氏体，这样会使钢变脆，降低钢的塑,性。晶粒长大后是不能再细化的。这是由于高,铬钢是以铁素体为基的，加热或冷却都没有,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,相变发生，无法以热处理方法重结晶细化。,所以，铁素体不锈钢的退火温度不应低于,525,和高于900，通常多控制在650 ,830 之间。,10Cr17钢1100水冷淬火;硝酸盐酸水溶液侵蚀; 基体为铁素体(白色)和低碳马氏体(灰色块状)晶界明显;F硬度274HV,M硬度493HV,10Cr17钢1200水冷淬火;硝酸盐酸水溶液侵蚀; 基体为铁素体(白色)和低碳马氏体(灰色块状);低碳马氏体比左图多,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,马氏体不锈钢,马氏体不锈钢最常见的钢号有12Cr12,06Cr13,12Cr13,30Cr13,9Cr18等，它们有良,好的淬火性能，可以在空冷条件下实现淬火,硬化。马氏体不锈钢淬火后还需进行回火处,理。其中Cr13型不锈钢有回火脆性倾向，所,以回火后应快冷。一般情况下推荐含碳较低,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,的Cr13型不锈钢采用600 750高温,回火后快冷，改善韧性拉伸性能和耐应力,腐蚀性能；较高含碳量的Cr13型不锈钢如,40Cr13、95Cr18等淬火后低温回火，使工,件具有较高的硬度强度耐磨性同时具有一,定的耐腐蚀性能。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,马氏体不锈钢的金相组织,M不锈钢的退火组织为F+K，K沿F晶界,呈网状分布，使得强度和耐蚀性都很差。,一种工艺为完全退火800900加热后,缓冷，一种为低温退火750加热后快冷。,可以使钢软化。以低温退火常用，方便、,时间化得少。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,Cr13型不锈钢淬火温度一般在1000,1050,为A状态。淬火后得M,其中12Cr13,淬火后为M+少量铁素体,20Cr13为M。,30Cr13、40Cr13钢含碳量高，碳化物较,多，能阻止A晶粒长大，所以淬火温度可以,稍高一些到1050 1100，淬火后为,M+K+少量残A,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,马氏体不锈钢淬火的目的,是通过马氏体,相变，提高合金的强度和硬度，同时提高抗,蚀性。因为退火的M不锈钢中存在大量的铬,碳化物，不仅降低了固溶体中的含铬量，而,且由于碳化物和基体的电位差构成无数微电,池，加剧钢的腐蚀，而淬火可使大量铬碳化,物溶入固溶体中，减轻了腐蚀倾向。,2Cr13钢球化退火;苦味酸盐酸酒精溶液浸蚀;左图为球粒状珠光体+沿晶界断续分布的颗粒状碳化物,右为颗粒较大且分布不甚均匀的球状珠光体、铁素体及少量片状珠光体,沿晶界有断续链状碳化物.球化组织优劣直接影响以后淬火回火质量,组织不均匀且有片状珠光体,则在加热淬火时容易发生变形或组织粗大,3Cr13钢860退火;氯化高铁盐酸岁溶液浸蚀;点状和球状珠光体+沿晶界呈断续分布的二次碳化物,1Cr13钢;氯化高铁盐酸水溶液浸蚀;左图为1000淬油300回火,马氏体+白色铁素体,铁素体呈带状分布,为正常淬火组织;右为1100淬油300回火,组织为马氏体+白色铁素体,铁素体呈带状分布,马氏体十分粗大,铁素体含量增加,为过热组织,30Cr13钢1000淬火+600回火;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;保留马氏体位向的索氏体;硬度29HRC,30Cr13钢1020油淬+200回火;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;基体为回火及少量颗粒状未溶K;硬度52HRC,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,马氏体不锈钢的组织缺陷,淬火温度过低：碳化物不能充分溶解,或组织中将存在过多大块未溶碳化物，影,响钢的耐腐蚀性，使钢的硬度强度下降。,淬火温度过高：晶粒粗大，而且还会,因产生大量铁素体而使钢的冲击韧性大,大降低，性能变脆。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,马氏体不锈钢的金相检验,铁素体含量,铁素体对钢的韧性塑性和强度产生不利,影响，应该控制不锈钢工件中铁素体含量,如汽轮机叶片的M不锈钢中规定铁素体必,须低于5%,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,晶粒度,马氏体不锈钢常用于较重要的机构零,件，对强度韧性等机械性能有较高要求，对,晶粒度要严格控制。因为该种钢材淬火回火,后的组织保留M的位向，所以可以根据M的,粗细来判断A晶粒的大小。,介绍采用 35g(NH4),2,S,2,O,8,10mlHCl+100mlH,2,O在6,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,10V电压下短时间电解，能得到最好的结,果。,其他的金相检验即检验过热、过烧、欠,热的组织。,2Cr13钢调质处理;三氯化铁盐酸水溶液侵蚀;回火索氏体,少量未溶铁素体和少量碳化物颗粒.欠热组织,3Cr13钢淬火280回火;三氯化铁盐酸水溶液侵蚀;粗大马氏体,为淬火过热组织,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,奥氏体不锈钢,A不锈钢一般含Cr 16%25%含Ni 7%,20%适当热处理后，室温下为单一的A组织。,常见的钢号有12Cr18Ni9,06Cr18Ni11Ti,06Cr19Ni10,304(18-8),316等，有良好的塑,韧性和耐蚀性，应用很广泛，缺点是晶界腐,蚀和应力腐蚀倾向大、切削加工性能差,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,奥氏体不锈钢的热处理工艺和金相组织,18-8型A不锈钢常用的热处理工艺有,消除应力处理,低温除应力处理：300350，不应超,过450以免析出Cr,23,C,6,造成基体贫铬引起晶,界腐蚀。主要是消除冷加工应力和焊接应力,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,高温除应力处理： 800以上加热。对于,像12Cr18Ni9钢，加热后快冷以免在碳化物,析出温度范围内冷却慢了，碳化物析出而造,成贫铬引起晶间腐蚀。对于含TI、Nb等A不,锈钢，因含有稳定碳化物元素，高温除应力,处理的温度范围和稳定化处理的温度范围相,同，两者可合并进行。即高温除应力处理可,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,与稳定化处理一起进行,固溶处理,： 18-8型不锈钢常用的热处,理工艺。目的是恢复和保证其具有可能达到,的最高的抗蚀性和最好的塑性韧性延展性。,固溶处理也就是使所有的碳化物完全固溶入,奥氏体基体内，以获得均匀的单相组织，然,后快冷到室温仍保持为单相A组织。快冷是,为防止碳化物重新沉淀析出。为使碳化物,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,充分溶解，固溶温度应高于1000一般在,1050 1100，但也不能太高，会促使晶,粒长大，恶化加工成型性能、冲击韧性、增,加晶界腐蚀倾向还会析出高温铁素体，高温,铁素体会增大局部腐蚀倾向、促成相的形,成。,敏化处理,经固溶处理的不锈钢，在敏,化温度(碳化物最易在晶界沉淀析出的温度,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,500850)加热，Cr将从饱和的固溶体中,以碳化物的形式析出，在碳化物的周围地区,形成贫铬区，从而造成A不锈钢的晶界腐蚀,敏感性。这种处理叫,敏化处理,。这种状态叫,敏化。敏化处理的目的是为了评价A不锈钢,的晶界腐蚀倾向。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,GB/T4334-2008金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀,试验方法10%草酸溶液电解浸蚀后，在显微镜下观察被,浸蚀表面的金相组织。共分七类,一类 阶梯组织,二类 混合组织,三类 沟状组织,四类 游离F组织,五类 连续沟状组织,六类 凹坑组织,七类 凹坑组织,1,12Cr18Ni9钢1050,固溶;王水甘油溶液侵蚀;均匀等轴的A组织,晶内有孪晶,12Cr18Ni9钢1050,固溶+650敏化;10%草酸水溶液电解,硫酸硫酸铜腐蚀倾向试验发现沿晶腐蚀,GB/T4334-2008金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法10%草酸溶液电解浸蚀后，在显微镜下观察被浸蚀表面的金相组织,GB/T4334-2008金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法10%草酸溶液电解浸蚀后，在显微镜下观察被浸蚀表面的金相组织,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,稳定化处理,：对于一些含Ti,Nb,Mo等极,强碳化物形成元素的A不锈钢，如,06Cr18Ni11Ti,由于这些元素与C的化合能力,比Cr与C的化合能力强，它们与C形成稳定的,碳化物而将碳固定住，从而使碳不与铬生成,Cr,23,C,6,，就不会再引起晶界贫铬，起到抑制,晶界腐蚀的作用。但由于钢中Cr的含量比Ti,Mo,Nb等的含量高，Ti,Mo,Nb的扩散又很慢,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,所以一般固溶处理后总会有一些Cr,23,C,6,生成.,为此，需要在850900加热进行稳定化,处理。在此温度范围内，Cr,23,C,6,将溶解，而,TiC,NbC仍然稳定，从而使钢中不再含有,Cr,23,C,6,含铬量不会下降，晶界处不会缺铬，,从而提高抗晶界腐蚀的能力。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,消除相处理,A不锈钢在制造或使用过程中，如长时间,处于500,900温度范围内，则也容易析,出相。含Ti,Nb,Mo等元素的A不锈钢,还会,促进铁素体的生成，也会促进生成相。,可以通过固溶处理来消除相所造成的,脆性增加、耐蚀性下降的不良后果。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷, A不锈钢中的相,和在F不锈钢中的相一样, 相的形成,a.化学成分的影响,高铬促进形成相，同样道理，Nb,Ti,Mo,Al,Si等缩小相区扩大相区的元素会,形成相，而N,C等缩小相区扩大相区,的元素能抑制相的生成。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,b.温度的影响,长时间处于500 900范围，易生成,相；温度再高相将会溶解。,c.铁素体的影响,A不锈钢中如存在铁素体将促进相,的形成。这是因为F中含有大量形成相所,需的铬，而且铬在F中的扩散和聚集比在A,中容易，因此相的晶核易在铁素体中形,成并长大。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,d.冷变形的影响,冷变形促进钢形成相的倾向增大, 相对A不锈钢性能的影响,降低钢的冲击韧性和塑性、延展性，降,低抗蚀性。提高硬度和强度。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷, 相的防止与消除,防止：避免在形成相的温度范围内长,期加热。,消除：在高于形成相的温度加热或再,固溶处理一次。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,双相不锈钢,在18-8 A不锈钢的基础上，增加扩大相,的元素如Cr,Mo,Al,Si,Nb等，减少扩大相的,元素如Ni,N,Mn等，当不锈钢中铁素体含量,很高而接近A含量时，即为A-F双相不锈钢。,组织性能上的特点：,双相不锈钢的晶间腐蚀倾向比A不锈钢小,抗应力腐蚀能力也高于A不锈钢,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,双相不锈钢比F不锈钢韧性好，,双相不锈钢比A不锈钢强度高，塑性及冷,变形性比A不锈钢差。,双相不锈钢的典型钢号有022Cr22Ni5Mo3N, 022Cr25Ni7Mo4N,0Cr21Ni7Mo2.5Cu1.5, 00Cr18Ni5Mo3Si2,双相不锈钢的组织也有不同点,相 产生475脆性。固溶处理后的,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,双相不锈钢具有(+)双相组织，再经,400550长期加热后，在F内回发生,转变，硬度增加，韧性显著降低。,相可用透射电镜薄膜技术观察,相 具有(+)双相组织的不锈钢,在650950范围内加热后，在F内回发生,+反应，产生相,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,相 具有(+)双相组织的不锈钢,在650950范围内加热后，在F内回发生,+反应，产生相 ，相与相,一样也是一种无磁性的脆性相，同样显著,降低钢的塑性韧性和耐蚀性。,R相 化学式为Fe,2,Mo或Fe,24,Cr,1.3,MoSi,也是一种脆性相，降低钢的韧性和耐点蚀,性。,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,Fe,3,Cr,3,Mo,2,Si,2,相 固溶后在450750,中,间时效时产生在晶界上。会导致18-5双相不,锈钢550650区间的沿晶脆断。有点像,475脆性。双相不锈钢因为有475脆性,(相,Fe,3,Cr,3,Mo,2,Si,2,相)和脆性质相,相),其工艺和使用也受到了限制。固溶后要快,冷；避免一些温度范围内长时间加热，使用,温度应不要超过316,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,沉淀硬化型不锈钢,根据基体的金属组织情况，即根据铬当量,和镍当量之间的平衡情况，可分为,M系沉淀硬化不锈钢,半A系沉淀硬化不锈钢,A系沉淀硬化不锈钢,F系沉淀硬化不锈钢,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,沉淀硬化型不锈钢按基体组织分,M型沉淀硬化不锈钢,如05Cr17Ni4Cu4Nb(17-4PH),半A型沉淀硬化不锈钢,如07Cr17Ni7Al(17-7PH),07Cr15Ni7Mo2Al(PH15-7Mo),沉淀硬化不锈钢的热处理包括,均匀化处理(或扩散退火) 一般只对铸,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,锻件进行。根据钢种和需要，加热至1050,1200使钢中各元素扩散达到均匀分布状态,而后空冷也可油冷或水冷，至室温或-70以,下放置数小时,完全退火(或固溶处理) 目的是使钢完,全软化。加热至1065,15 ，为A状态，简,称,A处理,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,A调节及M转变处理,A调节处理的目的是用调节A固溶体的实,际成分来控制其M转变温度Ms点和Mz点。使,Ms点高于室温，采用,T处理,：A调节处理温度,760附近，冷却至室温，其组织主要为M。,使Ms点低于室温，采用,R处理,：A调节处理温,度一般在950上下或更高，冷却至室温，,仍为A，所以要冷至-70保持一定时间，大,不锈钢的热处理和金相组织及缺陷,部分转变为M。由冷加工变形而转变为M的,状态，称为,C处理,。,沉淀硬化时效处理，,以H表示,。它是使,钢强化的必须途径。时效温度一般在400,500 ,五.不锈钢金相检验标准,不锈钢金相检验主要针对如低倍组织、,非金属夹杂物、晶粒度、铁素体含量、耐蚀,性能等要求。应通过金相检验等手段予以确,定。,不锈钢的低倍组织及缺陷的试验方法,GB/T 1220-2007不锈钢棒规定不允许有,肉眼可见的缺陷如气泡,GB/T 226-91规定用热酸浸蚀法、热酸浸蚀,不锈钢金相检验标准,法和电腐蚀法，仲裁时以热酸浸蚀法为准以,目视可见为限，允许使用不大于10倍的放,大镜。,不锈钢中非金属夹杂物的评级,GB/T 1220-2007中规定供需双方可协议要,求检验非金属夹杂物，按GB/T 10561-2005,规定取样部位、纵向取样，对A,B,C,D,DS类,夹杂物评级,不锈钢金相检验标准,晶粒度检验,GB/T 1220-2007中规定供需双方可协议要求,检验晶粒度。按GB/T 6394-2002，针对A钢,及F不锈钢，用60%硝酸水溶液室温1V1.5V,低压进行电解腐蚀显示晶界。,相面积含量,按GB/T 13305-2008不锈钢中相面积含,量金相测定法标准进行试样选取与制备，,不锈钢金相检验标准,试样检验面与纵轴重合，并推荐腐蚀剂，有,评级标准以比较法评定。,如图,不锈钢金相检验标准,不锈钢金相检验标准,奥氏体不锈钢中相面积含量的测定,奥氏体不锈钢中相按GB/T13305-2008,不锈钢金相检验标准,双相不锈钢中相按GB/T13305-2008,双相不锈钢中相按GB/T13305-2008,不锈钢金相检验标准, GB 4234-2003外科植入物用不锈,钢为国家强制性标准。规定了外科植入物,用不锈钢的技术条件，钢号有两种00Cr18Ni14Mo3, 00Cr18Ni15Mo3N,涉及到的金相检验要求包括,非金属夹杂物 纵向取样,按GB/T10561,中ASTM评级图评定,钢材中的A,B,C,D四类夹,杂物细系均不超过1.5级粗系均不超过1.0级,不锈钢金相检验标准,晶粒度,在最终固溶处理后的最终冷加工变形后要,横向取样,检验A晶粒度,应不粗于4级,游离F,在固溶处理后的钢材上切取试样并在放大,100倍的情况下，对试样横截面和纵截面进,行铁素体检验，不得有残余铁素体存,在。,不锈钢金相检验标准,F-A双相不锈钢中脆性相的析出的检,验,ASTM A923标准中规定了22Cr型双相不,锈钢的试验方法。但有研究表明该试验方法,也适用于其它不锈钢中脆性相的析出的检,验。标准中规定三种试验方法即金相法、冲,击功法和失重法。,金相法是在氢氧化钠腐蚀试验后在金相,不锈钢金相检验标准,显微镜下400倍或500倍观察腐蚀结构是否可,接受，分不受影响的结构、可能受影响的结,构、受影响的结构及中心线结构几种,失重法是在氯化铁腐蚀试验后得出,1Cr13钢1000,淬油680回火;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;保留M位向的回火索氏体和带状铁素体,正常调质组织. 铁素体带分布不均匀,铁素体带中黑色链状为硫化物夹杂,1Cr13钢1100,淬油680回火;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;保留M位向的回火索氏体和带状分布的铁素体,组织粗大,为淬火过热的调质组织,3Cr13钢1000,淬油280回火;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;粗大的马氏体,为淬火过热组织,3Cr13锻后空冷;氯化高铁盐酸水溶液侵蚀;马氏体残余奥氏体极少量粒状碳化物及沿晶界分布有共析体,1Cr18Ni9Ti固溶处理;硝酸盐酸苦味酸重铬酸钾酒精混合液侵蚀;晶粒较粗大的孪晶奥氏体,1Cr18Ni9Ti固溶处理;王水侵蚀;基体孪晶奥氏体及少量铁素体,其上有成堆分布的灰色方块形TiN夹杂物,00Cr25Ni6Mo2N(双相不锈钢)10501100固溶处理;铁氰化钾氢氧化钾水溶液侵蚀;灰色铁素体和白色奥氏体,铁素体约占55%,第二节 耐热钢的金相检验,一.概述,耐热钢的使用温度一般在400650，,广泛使用在动力机械、石油化工、航空工,业、电力设备，如锅炉、汽轮机、柴油机、,航空发动机等。要求有高的热强性和抗氧化,性、抗高温蠕变能力。这些都靠向钢中添加,Cr,Ni,Si,Nb,W,V,Ti等合金元素来达到。,耐热钢的金相检验,根据加入的合金元素的种类和含量多少,可分别得到：,F 耐热钢,P+F 耐热钢,M 耐热钢,A 耐热钢,耐热钢的金相检验,二.耐热钢的金相检验,金相试样的制备,耐热钢金相试样的制样、磨抛、侵蚀和一,般的合金钢基本相同，A耐热钢制样方法和A,不锈钢相似，由于基体软，应注意防止机械,滑移造成假象。抛光尽量采用电解抛光。,耐热钢的金相检验, 铁素体耐热钢,主要合金元素为扩大相区的元素如Cr，,其含量为12%28%，再加少量的Al,Ti,Si,等，典型钢号06Cr13Al,10Cr17,16Cr25N,等，这类钢冷却后得单相的铁素体组织。具,有高的抗氧化性能。用作喷嘴、燃烧室等。,耐热钢的金相检验, 珠光体+铁素体耐热钢,合金元素含量不超过5%7%，属低合金,钢。合金元素组成有Cr-Mo,Cr-Mo-V,Cr-Mo-,W-V。主要钢号有15CrMo,12CrMoV,12Cr1MoV, 17CrMo1V,12Cr2MoVB等。典型的热处理工艺为正火+,高温回火。热处理后的组织为F+P或B。广泛,用于工作温度为350670锅炉管、主蒸汽,耐热钢的金相检验,管、高温紧固螺栓、叶轮等。,如长期在高温条件下工作，金相组织将,发生变化，应进行安全评估，金相检查这些,变化，发现老化要及时更换以免发生事故。,耐热钢的金相检验,马氏体耐热钢,主要钢号有15Cr12WMoV,42Cr9Si2,40Cr10Si2Mo,22Cr12NiMoWV等。在含Cr量,12%的基础上开发的，淬透性好，在高温奥,氏体状态空冷即可得到马氏体组织。这类钢,的热处理工艺为淬火+高温回火，热处理后,的组织为回火索氏体。,这类钢中使用最广泛的是40Cr10Si2Mo,耐热钢的金相检验,气阀用钢。其含有较多的Cr,Si元素，所以抗,氧化和耐燃气腐蚀性能良好。该钢退火组织,为F+均匀分布的细颗粒K。淬火加热1020,油淬得M+少量粒状K，700回火的显微组,织为回火索氏体。,耐热钢的金相检验,奥氏体耐热钢,主要钢号有022Cr19Ni10,07Cr18Ni11Ti,含有大量的奥氏体稳定化元素如Ni,Mn,N等,以及Cr,Mo,W等合金元素，所以可以在室温,得到稳定的奥氏体组织，具有良好的抗氧化,性、耐腐蚀性、热强性和热稳定性，工作温,度可高至600以上。,热处理常用固溶处理+时效处理。,耐热钢的金相检验,如1150 1175固溶处理空冷，再在,750780时效处理3h，显微组织为,A+K。如K沿晶界分布，会降低钢的性能。,耐热钢的金相检验标准,电力建设金相检验导则中规定了,12Cr1MoV钢球化级别标准，15CrMo钢珠光,体球化参考级别，碳钢石墨化金相标准评级,耐热钢的金相检验,图。标准中规定了球化名称，球化级别和相,应的力学性能，并附有对应金相照片。对长,期使用的电力设施构件进行金相检查，监察,段金相组织应符合火力发电厂金属技术监,督规程的要求。,附,12Cr1MoV钢球化级别标准(草案),球化级别,名称,强度,Kgf/mm,2,组 织 特 征,1,未球化,56,聚集形态的P,其中K并非全为片状,存在灰色的块状区域,晶粒度67级,2,轻度球化,52 ,56,聚集形态的P区域已开始分散,但其组成还是十分密集的,P仍保持原有区域形态,晶粒度45级,3,中度球化,49 ,52,P区域内K已显著分散,但仍保持原有区域形态, P内K已全部成小球状,晶粒度67级,4,完全球化,45 ,49,大部分K球已分布于F晶界上,仅有极少量的P区域D的痕迹,晶粒度67级,5,聚集式,球化,45,P区域形态完全消失,K小球在F晶界上分布,出现了大量的”双重晶界”现象,晶粒度67级,12Cr1MoV钢球化评级,碳钢石墨化金相标准评级图,级别,石墨含量,石墨链,长度,组 织 特 征,1,2以下,20以下,石墨球小,间距大,石墨链短,为不明显石墨化,2,26,2030,石墨球较大,比较分散,石墨链稍长,为明显石墨化,3,914,3060,石墨球成链,石墨链较长,具有连续性,为严重石墨化,4,1726,60以上,石墨聚集成链状和块状,石墨链长,具有连续性,为非常严重石墨化,