不锈钢知识讲解课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,2024/10/1,1,不 锈 钢,(,Stainless Steel,),2022/10/101不 锈 钢(Stainless,2024/10/1,2,1.,钢种简介,(1),不锈钢之涵义,不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢系指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，耐酸钢则指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般均具有不锈性。,2022/10/1021.钢种简介(1)不锈钢之涵义,2024/10/1,3,不锈钢具有不锈和耐蚀特性，其主要原因是由于钢表面形成富铬氧化膜而钝化。研究表明，钢中铬含量大于,12%,以后引起耐蚀性突变，因此，不锈钢中含铬量一般应大于,12%,。国内外都曾试图开发节铬和无铬的不锈钢，除特殊情况外，迄今尚未获得有效的进展。,2022/10/103 不锈钢具有不锈和耐蚀特性，其主,2024/10/1,4,不锈钢的发明是世界冶金史上的一项重大进展。研究开发始于,1904,年，,1908,1911,年蒙纳尔兹,(P.Monnartz),于德国提出了不锈性和钝化理论，开辟了工业用不锈钢的先河，到,50,年代各种不锈钢系列已具雏形，,60,年代不锈钢的冶炼技术得到了突破性进展，,1950,年全世界不锈钢总产量不足,100,万吨，到,1990,年增至,1100,万吨，,40,年间增长了,10,倍以上。,2022/10/104不锈钢的发明是世界冶金史上的一项,2024/10/1,5,(2),不锈钢的分类,不锈钢钢种很多，性能各异，常见分类方法有：,按钢的组织结构分类：如马氏体不锈钢，铁素体不锈钢；奥氏体不锈钢，双相不锈钢，等。,按钢中主要化学元素或特征元素分类：如铬不锈钢，铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢；高钼不锈钢，等。,按钢的性能特点和用途分类：如高强度不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢；耐硝酸不锈钢，耐硫酸不锈钢，耐点蚀不锈钢，等。,按钢的功能特点分类：如低温不锈钢、无磷不锈钢，易切削不锈钢，等。,2022/10/105(2)不锈钢的分类不锈钢钢种很多，,2024/10/1,6,在实际应用中，常按组织结构和化学元素两者结合的分类方法，如：,五类：马氏体不锈钢，铁素体不锈钢，奥,氏体不锈钢，双相不锈钢和沉淀硬,化不锈钢。,两类：铬不锈钢和铬镍不锈钢。,2022/10/106在实际应用中，常按组织结构和化学,2024/10/1,7,不锈钢的强化机制,不锈钢的强化机制广泛地采用固溶强化，此外还有相变强化、第二相强化、细化晶粒强化、沉淀强化和亚结构强化等。,图为在,8,10,Ni,奥氏体不锈钢中各种强化机制对屈服强度的贡献。,图中显示了在不锈钢中，固溶强化是重要的强化机制，而晶粒细化对强度的贡献最大,。,2022/10/107不锈钢的强化机制 图中显示了在不锈钢中,2024/10/1,8,马氏体不锈钢具有较好的综合机械性能，即较高的强度和一定的延展性；,铁素体奥氏体不锈钢的强度较高、延展性也较好；,铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢的强度性能相近，但后者的延展性远较其他各类不锈钢为高。,在所有的不锈钢中奥氏体不锈钢塑性最好，沉淀硬化不锈钢的强度最高。,2022/10/108马氏体不锈钢具有较好的综合机械性能，即,2024/10/1,9,(3),不锈钢可加工成各类形状，常见有：,扁平材：热轧板、带卷、,冷轧板、带卷、,表面加工和涂层板、带卷。,长型材：热轧棒材,冷拔棒材,冷拔丝、极细丝,热轧管,冷拔管、极细管,铸件：阀门、管件,2022/10/109(3)不锈钢可加工成各类形状，常见有：,2024/10/1,10,2.,不锈钢冶炼的技术核心,不锈钢冶炼的技术核心可归纳为四个字：,脱碳保铬,在一般不锈钢的成份范围内，可认为在,Fe-Cr-C-O,构成的四元体系中基本的反应式为：,Cr,3,O,4,(s)+4C=3Cr+4CO(g),2022/10/10102.不锈钢冶炼的技术核心不锈钢,2024/10/1,11,若取一氧化碳的分压为一个大气压，即,P,co,=1atm,，,实用的热力学计算式为：,其中：,T,为绝对温度,K,%Cr,和,%C,分别为熔池中,Cr,和,C,的重量百分浓度。,2022/10/1011若取一氧化碳的分压为一个大气压,2024/10/1,12,相应的有下图。可以看出：对于,Cr=18%,的不锈钢，若使,C,降至,0.12%,以下，溶池温度可达到,1825,，炉衬将很快毁坏。这就是单炉法冶炼的基本困难。,2022/10/1012相应的有下图。可以看出：对于Cr,2024/10/1,13,在饱和氧的熔池中铬、碳和温度的关系,2022/10/1013在饱和氧的熔池中铬、碳和温度的关系,2024/10/1,14,考虑到,P,co,的影响，热力学计算式为,其中,P,co,为气相中一氧化碳的分压，单位为,(atm),。,由此式得到减压操作有利于不锈钢冶炼的启示：,降低气相中的,P,co,稀释,AOD,降低气相总压强 真空,VOD,2022/10/1014考虑到Pco 的影响，热力学计,2024/10/1,15,18%Cr,钢,C%,温度,P,co,的关系,A,：吹氧法操作条件,B,：降低,P,co,法操作条件,2022/10/101518%Cr钢C%温度 Pco的,2024/10/1,16,AOD,Argon Oxygen Decarburization,氩氧脱碳法，现今世界范围内最主要的不锈钢冶炼手段。,美国联合碳化物公司,(UCC-Union Carbide Corporation),于,1954,年开始研究，最初是研究铬铁生产的脱碳保铬方法，于,1968,年在美国乔斯林钢公司,(Joslyn Steel),成功用于生产。第一台,AOD,炉容量为,15t,。,现专利权为普莱克斯,(PRAXAIR),公司所持有，已向全世界发放许可证一百多台，其炉容量为,3t175t,。我国自制第一台,AOD,是太原钢铁公司的,6,吨炉，为,1978,年投产。,2022/10/1016AODArgon Oxygen D,2024/10/1,17,主要装备：,炉体,供气,(,O,2,、,Ar,、,N,2,),供料,除尘,2022/10/1017主要装备：炉体,2024/10/1,18,2022/10/1018,2024/10/1,19,VOD,Vacuum Oxygen Decarburization,真空吹氧脱碳法，现今世界范围内第二位的不锈钢冶炼手段，冶炼超低碳、高难度、高纯度的不锈钢更为有效。,为原西德维腾特殊钢厂,(,Edelstahlwerk Witten,),于,1967,年所发明，第一台容量为,50t,。现全世界共有近百台，其容量为,5t150t,。我国第一台为,13t,，在大连钢厂,1982,年投产。,2022/10/1019VODVacuum Oxygen,2024/10/1,20,主要装备有：,钢桶,真空罐,氧枪,加料系统,取样测温,真空系统,控制系统,2022/10/1020主要装备有：,2024/10/1,21,2022/10/1021,2024/10/1,22,一般来说，金属,(,固溶体,),的电极电位总是比其他化合物的电极电位低，所以在腐蚀过程中，金属,(,固溶体,),总是作为阳极而被腐蚀。提高铁的电极电位，即可提高其耐蚀性。,研究表明，当铬加人铁中形成固溶体时，铁固溶体的电极电位得到显著的提高,.,3,合金元素对不锈钢基体组织和耐蚀性的影响,2022/10/1022一般来说，金属(固溶体)的电极电位总,2024/10/1,23,电极电位随铬含量变化的规律是：在铬量达到,12.5%,原子比,(,即,1/8),时，电位有一个突跃升高。当铬量提高到,25,原子比,(2/8),时，铁的固溶体的电位又有一次突跃升高，这一现象称为二元合金固溶体电位的,n/8,规律。假如钢中虽含有,12.5%,原子比的铬量，但因一部分铬和钢中的碳化合,固溶体中实际含铬量低于,12.5%,则钢的耐蚀性就不能得到突跃的提高。铬对于铁钝化性能和提高电极电位的良好作用,使铬成为各种不锈钢的主要合金化元素。,n/8,规律,2022/10/1023电极电位随铬含量变化的规律是：在铬量,2024/10/1,24,不锈钢的基体组织是获得所需力学性能和工艺性能的保证，而更重要的是具有良好的耐蚀性的保证。,单相铁素体钢、单相奥氏体钢，是不锈钢中耐蚀性较好的两类钢。合金元素对基体组织的影响首先取决于合金元素是,稳定剂还是,稳定剂。,稳定剂的元素占优势可获得单相,不锈钢；反之则获得单相,不锈钢。,2022/10/1024 不锈钢的基体组织是获得所需力,2024/10/1,25,2022/10/1025,2024/10/1,26,2022/10/1026,2024/10/1,27,2022/10/1027,2024/10/1,28,1),铬：铬是决定不锈钢耐蚀性的主要元素,当铬含量,(,原子比,),达到,1/8,2/8,时，铁的电极电位就跳跃式地增加，耐蚀性也随之而提高。,铬元素是,稳定化元素。,铬的氧化物比较致密，可形成耐蚀的保护膜。,2),碳,:,碳能强烈地稳定奥氏体，稳定奥氏体的能力均为镍的,30,倍；,同时，又是不锈钢强化的主要元素；,碳与铬能形成一系列碳化物，使不锈钢的耐蚀性受到严重影响；同时碳使不锈钢的加工性能和焊接性能变坏。,2022/10/10281)铬：铬是决定不锈钢耐蚀性的主,2024/10/1,29,3),镍：镍是不锈钢中的一种重要元素，能提高耐蚀性；,镍是,稳定化元素，镍能有效地降低,Ms,点，使奥氏体能保持到很低的温度,.,4),锰：锰是镍的代用品，是,稳定化元素；,锰在奥氏体不锈钢中部分替代,Ni,2%Mn,相当,1,Ni.,5),钛、铌：钛和铌是强的碳化物形成元素，可优先于铬同碳形成碳化物，防止晶间腐蚀，提高耐蚀性。,2022/10/10293)镍：镍是不锈钢中的一种重要元,2024/10/1,30,6),钼：钼提高不锈钢的钝化作用和耐蚀性，可阻止点蚀。,7),铬,镍当量可由下列公式计算：,铬当量：由铁素体形成元素来确定：,Cr,当量,=(Cr)+2(Si)+1.5(Mo)+5(V)+5.5(Al)+1.75(Nb)+1.5(Ti)+0.75(W),同样，镍当量由奥氏体形成元素确定：,Ni,当量,=(Ni)+(Co)+0.5(Mn)+0.3(Cu)+25(N)+30(C),以上各元素均为重量百分比,.,2022/10/10306)钼：钼提高不锈钢的钝化作用和,2024/10/1,31,合金元素可归纳为铬,镍当量对不锈钢组织的影响，见图,.,8),各种元素对不锈钢组织的影响,根据上述计算式算出的铬,镍当量数，在,Schaeffler diagram,图中求得其交点，根据交点所在相区，确定钢的相组成,。,2022/10/1031合金元素可归纳为铬,镍当量对不锈钢组,2024/10/1,32,奥氏体不锈钢是含有铬和较多的稳定奥氏体元素镍、锰、氮，使用状态为奥氏体的一种不锈钢。,1,）,A,不锈钢体系,4,奥氏体不锈钢,2022/10/1032奥氏体不锈钢是含有铬和较多的稳定奥氏,2024/10/1,33,Micrograph of AISI 316 austenitic stainless steel showing a microstructure consisting of 100%austenite.The straight-edged areas(marked by arrows)within the grains are annealing twins.Electrolytically etched in 60 parts nitric acid in 40 parts water,stainless st