《不锈耐酸钢》PPT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,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 不锈耐酸钢,耐蚀性?,成分？合金化？,组织？,环境（介质）？,不锈钢钢种如何选择？,一.关于耐蚀性的几个概念,1.,化学腐蚀,2.,电化学腐蚀,如何提高钢的耐蚀性 ,1）使钢表面形成稳定的表面保护膜；,2）得到单相均匀的固溶体组织；,3）提高固溶体（阳极）的电极电位。,3.,阳极极化,引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为,阳极极化,.,主要是由于阳极表面形成,保护膜,，阻碍阳极金属离子进入溶液，降低了阳极表面电荷密度。,4.,钝化,钢表面由于形成保护膜,从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象,称为,钝化,现象.,5.,阴极极化,阴极电位由正向负方向降低称为,阴极极化,.,阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来的电子，造成阴极,电子堆积,，阴极表面电荷密度升高，导致阴极电位降低。,图 具有活化-钝化转变金属的阳极极化曲线,三个不同的电化学行为区：,1）活化区（,A）,2）钝化区（,P）,3）过钝化区（,T）,P,称为,初始钝化电位,I,P,称为,临界电流,由于极化作用，阳极电位升高，当阳极达到最大电流,I,P,时，阳极电位为,P,，,此时产生了阳极钝化，阳极过程受到了极大的阻滞，电流,I,P,突然下降到最小值,I,min,。,在很宽的阳极电极范围内保持,I,min,的腐蚀电流，此时阳极处于,钝化区,（,P）,阳极电位升高超过,T,后，腐蚀电流又增加，这种现象称为,过钝化,，称为,过钝化电位,(击穿电位,),。,影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面：,1）合金的成分；,2）介质。,所存在的相对位置有四种情况:,一个交点,A,：,稳定的活化区，,A,Ni 30,倍）；,C,提高，强度提高；但,C,与,Cr,形成碳化物，降低耐蚀性。,一般在不锈钢中,C0.4%,多在0.1-0.2%。如：,2,Cr13（0.2%C）;,0Cr17Ti（C0.08%）;,00Cr18Ni10（C0.03%）,只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高,C：,如 9,Cr18,Mn，N,提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。,Mo,提高不锈钢的钝化能力，扩大其钝化介质范围（浓硫酸、稀盐酸、磷酸和有机酸），且能阻止,点腐蚀,倾向。,含,Mo,的钝化膜：,Fe,2,O,3,-Cr,2,O,3,-MoO,3,，,致密，稳定性好，能防止,Cl,-,穿透。,Cu,少量加入可有效地提高不锈钢在硫酸及有机酸中的耐蚀性。,Si,提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。,Mo,Cu,Ni,Si,复合加入,如在,Cr18Ni9,中加入,Mo,Cu,Ni,后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围。,Ti,Nb,在,Cr-Ni,奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀倾向，加入,Ti,或,Nb,（固,C），,可,防止晶间腐蚀。,三.不锈钢的组织,不锈钢中的合金元素可分为两类:,扩大,相区：,C,N,Ni,Mn,Cu,等;,缩小,相区：,Cr,Si,Ti,Nb,Mo,等;,谁占优势，就易形成以,或,为基体的不锈钢组织；如果稳定,元素其作用程度还不足以使钢的,Ms,点降到室温以下，则高温冷却时会发生,M,转变。,为了简便起见，表明不锈钢的实际成分和所得组织的关系，制成,铬当量,Cr-,镍当量,Ni,图,（适合于,Ni-Cr,系）。,钢中铁素体形成元素折合成铬的作用，奥氏体形成元素折合成镍的作用。,Ni,=Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu,Cr,=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+,5V+0.75W,可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织.,Cr,与,Ni,状态图,四,.,不锈钢的分类,根据不锈钢的基本组织，可将它分为五类：,M,不锈钢,Cr13,型，,Cr17Ni2，,9,Cr18,F,不锈钢 0,Cr17Ti,Cr25Ti,Cr26Mo1,A,不锈钢 1,Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,A-F,不锈钢,Cr21Ni5Ti,00Cr22Ni5Mo3N,沉淀硬化不锈钢,：在马氏体基体上析出金属间化合物，产生沉淀强化.,六、不锈耐酸钢的腐蚀特性?,晶间腐蚀,应力腐蚀,点腐蚀,（一）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀,1.,现象,奥氏体不锈钢焊接后,焊缝及热影响区(550-800）在许多介质中产生晶间腐蚀。,介质：热浓硝酸（50-65%）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等,2.形成原因,贫铬理论,奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出,网状富铬的,Cr,23,C,6,引起晶界周围基体产生贫铬区,，贫铬区的宽度约10,-5,cm，Cr12%。,在许多介质中没有钝化能力,贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。,3.影响因素,C%：,C0.03%,时无晶间腐蚀;,化学成分：,加入,Ti,Nb,固,C，,使奥氏体内固溶的,C800,时,K,重溶；,T35%）；,3）,采用高纯度15-25%,F,不锈钢；,4）采用奥氏体和铁素体（,50-70%）,双相钢。,（三）不锈钢的点腐蚀,1.现象,不锈钢在含,Cl,-,离子,介质中表面会出现点状凹坑腐蚀，称为点腐蚀。,2.主要原因,主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。,3.影响因素,1）含有,Cl,-,、Br,等，易于产生点腐蚀;去极化作用的阳离子,Fe,3+,、Cu,2+,等，有加速点腐蚀作用,2）夹杂物（,MnS,）、晶界析出相（,相）、晶界等容易发生点腐蚀-易破坏钝化膜的均匀性。,4.预防措施,1）尽可能降低介质中的,Cl,-,浓度;,2）选用,高,Cr,和含,Mo,钢种，钝化膜稳定性提高,如,Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4,有时用,Cr%+Mo%,量来衡量抗点蚀指标,3）加入（提高）,Ni,，,也可提高抗点蚀能力。,4）含,N,不锈钢的击穿电位,B,值较正，当钢中,N0.3%，,不 发生点腐蚀。如,00Cr18Ni12Mo2.5N,七.不锈钢种类,（一）种类,1,、马氏体、铁素体不锈钢,（1）,Cr13,型,0,Cr13 （F,组织）,1,Cr13，2Cr13，3Cr13,（M,组织）,4,Cr13 （M+K）,特点：高强度，,HRC,高；,耐蚀性良好（在大气、水气、弱介质中）;,价格低廉,。,（2）,含,Cr16%,的铁素体钢,如,0,Cr17Ti,Cr25Ti,Cr28,等,特点,：,1）具有抗氧化性介质腐蚀能力，可用于硝酸和氮肥工业生产中；,2）脆性大;,3）强度不高，但可加,Ti,Mo,细化与强化；,4）有很好的高温抗氧化性，可作,抗氧化钢。,475,脆性,含铬16%的,F,不锈钢,在400-550内停留长时间后，钢在室温时很脆，韧塑性甚至趋于0，最高脆化温度接近475。,原因,：从铁素体中析出高铬相（含80%铬，体心立方），与基体保持共格关系，但点阵常数大于铁素体，产生共格应力。但具有可逆性。加热到600-650以上高铬相溶解，快冷可消除。,（3）1,Cr17Ni2,组织：,M+F,兼有,Cr13,型,和,高,Cr,不锈钢,的特点：,有较高强度和耐蚀性,可广泛用于化工机械、造船和航空工业中。,2,、奥氏体不锈钢,1）特点,与,F,或,M-,F,不锈钢相比，,1）,有很高耐蚀性（主要在氧化性酸如,HNO,3,）；,2）高塑性，易于成形（板、带、管、丝、材）；,3）焊接性能较好（无相变）；,4）韧性和低温韧性好，无冷脆倾向；,5）可用作550,热强钢,（奥氏体的,T,再,高）；,6）价格贵；容易加工硬化，切削加工性不好；,7）导热性差，加热和冷却时要注意,。,2）主要钢种,：,18-8型铬镍,奥氏体不锈钢,1,Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti,00Cr18Ni12Mo2Ti,Cr-Mn-N,Cr-Ni-Mn-N,型,A,或,A-F,不锈钢,如,Cr17Mn9,0Cr17Mn13Mo2N,1Cr18Mn8Ni5N,其中有许多复相钢（+,Mo,Nb,Cu），,提高了抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀的能力。,A,不锈钢,可分为组织稳定与亚稳大类,1）稳定,A,不锈钢,具有低的屈服强度和高的塑性、韧性，低的韧脆转化温度。影响其强度的因素之一是合金元素的固溶强化。,2）亚稳,A,不锈钢,用来制造不锈弹簧。,可实行零下轧制（大变形量下要发生马氏体转变），有较好的强化效果。,3,、高强度不锈钢,一般在马氏体基体上产生沉淀强化的方法。,+,Mo,Ti,Al,形成 新沉淀强化相。如,Fe,2,Mo,Ni,3,Mo,Ni,3,Ti,Ni,3,Al,等。,根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分为两类：,1)马氏体沉淀硬化不锈钢,2)半奥氏体沉淀硬化不锈钢,（1）,马氏体沉淀硬化不锈钢,在,Cr17Ni6,的基础上通过降,Cr,增,Ni,以消除,铁素体，并加入,Mo,Al,Ti,Nb,等强化元素。,高温奥氏体化后发生马氏体转变；在,425-600范围内时效,，析出金属间化合物时效强化。,可在固溶处理后精加工，然后再时效强化。这类钢有良好的工艺性能和低的加工费用。,存在475脆性和高温回火脆性,。,（2）,半奥氏体沉淀硬化不锈钢,在,Crl7Ni7,钢的基础上加入强化元素发展起来的。,Mo、Ni、Al,等形成金属间化合物，在,M,基体上析出产生沉淀强化。钢经固溶处理后，在,室温下为奥氏体及少量铁素体组织,。,这类钢要获得马氏体，要通过,热处理（冷处理加大变形量变形）;,在475脆性和高温回火脆性，要限制其使用温度（12%，,如,Cr13,型；,在,氧化性硝酸,中，,Cr16%，,才有较高的钝化能力，如高铬不锈钢；,在,稀硫酸等非氧化性酸,中，一般的,Cr,不锈钢和,Cr18Ni9,型不锈钢难以达到钝化状态，不耐蚀；,+,Ni,Mo,Cu,，,提高钝化能力。如1,Cr18Ni12Mo2Ti,0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti,在,盐酸或含,Cl,-,离子,中，加入,Mo、Cr,，形成,MoOCl,2,保护膜，也可防止点腐蚀；,在,强有机酸,中，须在铬（镍）不锈钢中加入,Mo,Cu,Mn，N,等，提高钝化能力。如 1,Cr17Mn13Mo2N,1Cr17Mn13Mo2CuN,等,2,、钢种选择,Cr18Ni9,型奥氏体不锈钢是用量最大的一类不锈钢（化工、石油、航空）,1）对,不要求焊接的零件,，可直接选用 1,Cr18Ni9,或0,Cr18Ni9,钢;,2）,焊接用钢,，一种是以,Ti、Nb,作,C,稳定剂的1,Cr18Ni9Ti,或 0,Cr18Ni9Nb,钢；另一种是超低,C,的00,Cr18Ni10,钢;,3）要求,深冲的钢,，可采用含铜的 00,Cr17Ni7Cu2；0Cr17Ni8SiCu2,含,Ni,高的奥氏体不锈钢的,Ms,低,可作液氮或更低温度液体的,压力容器；,高强度不锈弹簧,选用,亚稳奥氏体不锈钢,制作，并经零下轧制和低温回火。,常用钢种有 1,Cr18Ni8,1Cr18Ni8Mo,非氧化性酸中工作的部件，应选择含有,Mo、Cu,以及,Ni,量较高的钢种，,如 1,Cr18Ni12Mo3Ti,0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti,在含,Cl,-,离子,介质中，,抗点腐蚀的钢,选用含,Mo、N,钢种 和,高,Cr,不锈钢,，,如 00,Cr22Ni22Mo3N，Cr22Ni26Mo5Ti,抗应力腐蚀用钢,含,Si,或,Cu,较高的,A,或,A-F,不锈钢,，,如 0,Cr18Ni14Si4,奥氏体钢,00,CrNi5Mo3Si2Cu2,复相钢,铁素体不锈钢0,Cr17Ti,在硝酸和许多有机酸中有良好耐蚀性；,高铬,F,不锈钢,有高抗点腐蚀和抗应力腐蚀能力；,Cr13,型马氏体不锈钢,1,Cr13,和2,Cr13,结构钢，如蒸汽涡轮叶片、水压机阀门和食品工业用具；,3,Cr13,和4,Crl3,工具钢，可制造医用、日用刀具。,