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第八章 合金钢 8.4 不锈钢 三．奥氏体不锈钢 8.5 高温合金 定义：在腐蚀介质中具有很高抗腐蚀能力的钢。 在空气中的年腐蚀量为0.01mm以内的钢，称为在空气中使用的不锈钢。 在强酸、强碱介质中的年腐蚀量为0.1mm以内的钢，称为在强酸、强碱介质中使用的不锈钢。 1．金属腐蚀的分类 (1)化学腐蚀：金属与周围介质发生纯化学作用而产生的腐蚀。 特 点：腐蚀过程中无电流产生。 (2)电化学腐蚀： 金属与周围介质发生电化学作用而产生的腐蚀。 特 点：有电流产生。 8.4 不锈钢 一．概述 第八章 合金钢 8.4 不锈钢 一．概述 电化学腐蚀过程示意图 铁碳合金中的P型组织： α-Fe电极电位较负，Fe3C的电极电位较正。 第八章 合金钢 2．提高抗腐蚀的途径 ① 覆盖层保护： 涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺； ② 提高基体相电极电位： 加入合金元素 Cr、Ni、Si等，提高金属的电极电位； ③ 形成氧化层： 加入合金元素Cr、Al、Si等，形成Cr2O3、SiO2、Al2O3等氧化膜； 8.4 不锈钢 一．概述 第八章 合金钢 2．提高抗腐蚀的途径 ④ 使钢在室温下呈单相组织： ※加入合金元素Mn、Ni、Co等能扩大γ区，可在室温获得奥氏体钢。 ※加入合金元素Cr、Mo、W、V、Ti、Si等能扩大F区，可在室温获得铁素体钢。 ⑤ 减少与消除钢中的各种不均匀现象： 偏析、应力、组织等。 ⑥ 牺牲阳极保护阴极： 镶嵌一些比金属或合金基体电极电位更低的金属块。 8.4 不锈钢 第八章 合金钢 淬火后能获得马氏体组织的不锈钢，称为M不锈钢。 1．化学成分特点 (1) 铬的含量高 WCr=13％ 高含量Cr的作用： ? 致密 、牢固的Cr2O3薄膜 ? 提高基体的电极电位 8.4 不锈钢 二．马氏体不锈钢－－－Cr13型钢 一般含碳量在：0.2~0.4C% C%越高 (2) 碳含量 碳化物数量越多，电极电位降低 碳化物数量越多，形成微电池的几率越高 第八章 合金钢 2．热处理特点 (1)淬火：加热温度很高，如Cr13，一般为：1050℃，碳化物Cr23C6充分固溶到A中，获得单相M。 (2)回火：Cr13型钢有两种情况： 1Cr13和 2Cr13： C%低，700℃回火→回火索氏体→结构钢 3Cr13和4Cr13： C%高，250℃回火→回火马氏体→工具钢 3．常用的M不锈钢 1~4Cr13、1Cr17Ni2、1Cr11Ni2W2MoVA 二．马氏体不锈钢 第八章 合金钢 1．化学成分 ? 如果在钢中加入高含量的Cr、Ni元素，如1Cr18Ni9不锈钢，则其室温、高温都为A组织，故这类钢成为A不锈钢。 ? WC=0.08~0.14% WCr=17~19% WNi=8~11% Mo、W、Ti ?加工特点：不能进行热处理强化，只冷塑性变形强化。 三．奥氏体不锈钢 第八章 合金钢 2．热处理特点 ? 固溶处理：加热1100℃左右，使所有其它相都溶入A中，然后水冷，获单相A组织。 ? 稳定化处理:防止晶间腐蚀。850℃-950℃，保温2-6h，空冷。 ? 去应力退火。 3．常用的奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti 三．奥氏体不锈钢 第八章 合金钢 奥氏体不锈钢的性能特点 ① A不锈钢含Ni、Cr量高，为单相组织，故其耐蚀性好，无磁性。 ? 晶体类型为面心立方，滑移系多，故塑性好。 但不能热处理强化：经固溶热处理后，钢的强度不如M不锈钢高；为提高其强度，可通过冷变形来提高，一是σ0.2硬化，二是形变诱发A→M转变 ② 晶间腐蚀 ? 当工作温度在500~700℃时,会从过饱和的A 沿晶界析出Cr23C6，因C的扩散速度快，Cr的扩散速度慢，因此会在晶界的地方形成贫Cr区，当贫Cr区中的Cr含量低于12%时，其电极电位显著下降。如有电解液存在时，贫Cr区作为阳极而腐蚀－晶间腐蚀。 三．奥氏体不锈钢 第八章 合金钢 奥氏体不锈钢的性能特点 晶间腐蚀的特征：外表上没有明显变化；强度、硬度、塑性等剧烈下降，造成突然失效。 防止方法： ? C%↓→Cr23C6大为减少 Ti%和Nb%↑→与碳的亲和力大于C与Cr的亲和力。 ? 稳定化处理：固溶处理＋850~950℃(2h保温)＋缓冷 ?