第五章 不锈钢2013-xs.ppt

第五章 不锈钢 ;Fe2O3和Fe3O4的自由能比纯铁低－在自然界中存在状态 －腐蚀是自发的. 腐蚀失效危害性十分严重－造成经济损失非常大 －超过自然灾害所造成损失的总和 －因腐蚀而报废钢铁－约占年生产量4%左右 例略; －不锈钢产量－约占全世界钢铁总产量的1%左右. 不锈钢按正火状态组织分四类: －铁素体不锈钢 －马氏体不锈钢 －奥氏体不锈钢 －铁素体-奥氏体双相不锈钢. ;一. 腐蚀现象 腐蚀的两种基本形式: 化学腐蚀, 电化学腐蚀.;5.2 不锈钢的合金化原理 合金元素的主要作用: 提高钢的电极电位－Cr、Ni、Si －Ni价格昂贵; －Si大量加入使性能降低－脆性增大 －只有Cr－不锈钢中常用元素. ;钢的电极电位随Cr含量而提高－是有突变 －图5.4 －Cr＝1/8、2/8、3/8…原子比 －铁电极电位跳跃增加－腐蚀跳跃式减弱－n/8定律. －Cr＝12.5%(atm)＝11.7%(wt)－达到n/8定律第一跳跃 铁电极电位＝-0.56V～0.2V－耐蚀性提高－图5.5 ;碳的影响－有双重性 －C～Cr＝碳化物－含碳越高－耐蚀性越低-图5.6 －而不锈钢强度提高 －耐蚀为主不锈钢－含碳较低＝0.1～0.2－不超过0.4 －对轴承、弹簧、刃具－耐蚀性与硬度和耐磨性要兼顾 含碳＝0.85～0.95－但要提高Cr含量－如9Cr18钢. 少量加入元素－Mo、Cu、Ti、Nb、Mn、N－减轻晶间腐蚀、提高不锈钢在一些特殊介质中的耐蚀性 ;5.3 铁素体不锈钢 Cr＝13%以后, 合金中没有A相变－称为F不锈钢－图5.7, Cr＝13～30%之间－Cr含量增加－耐蚀性提高, －有Cr17型、Cr25型、Cr28型－表5.1 铁素体不锈钢的耐硝酸、氨水腐蚀性好，常用于生产硝酸、氮肥等的设备上。;F不锈钢缺点－脆性大－原因 (1)?????? 晶粒粗大－铸态组织粗大－加热、冷却时没有相变 －只能压力加工－细化组织 －但当加工温度900℃以上－超过再结晶温度－晶粒长大显著＝冲击韧性低－冷脆性大－脆性转变温度高. ;(2)?????? σ相脆性－F不锈钢＝550～850℃长时间停留＝σ相. －σ相硬度＝68HRC以上－常沿晶界析出－脆性大－并有晶间腐蚀 －重新加热＝820℃以上－快冷－可消除σ相脆性－原因： 加热时σ相重新溶解－快冷不析出. －σ相脆性在A不锈钢、A-F不锈钢出现＝钢变脆. ;(3)?????? 475℃脆性－400～525℃长时间停留或缓冷＝强度升高 －塑性、韧性降低－在475℃最显著－故称475℃脆性. －原因：Cr原子有序化＝形成富Cr(80%)的BCC点阵α“相, 其富集在(100)晶面或位错处,与母相共格,引起较大晶格畸变和内应力. －已有475℃脆性－700～800℃短时加热－快冷可消除. ;5.4 马氏体不锈钢 Cr=12～18%－少量C、Ni－A形成元素 －加热时＝A或部分 －淬火时＝M－称为＝马氏体类不锈钢－Ms在室温以上 ;一. 马氏体不锈钢的成分和用途 分: 13%Cr钢、18%Cr钢、17%Cr-2%Ni钢－表5.2 ;1Cr13、2Cr13、1Cr17Ni2属低碳马氏体不锈钢, 1Cr13、2Cr13－用于机械零件－ 淬火高温回火－调质钢－如汽轮机叶片; 3Cr13、4Cr13－ 中碳－淬火低温回火＝50HRC; 9Cr18－高碳－淬火低温回火＝55HRC;―中高碳M不锈钢用于工具钢－手术器械、测量工具、不锈钢轴承、弹簧 －9Cr18－含碳高－部分铬形成碳化物＝Cr提高18%, M不锈钢耐蚀性、塑性、焊接性不如奥氏体、铁素体不锈钢－但力学性能好－广泛应用. ;二. Cr13型马氏体不锈钢的热处理 常用热处理: 软化处理、球化退火、淬火+高温回火、 淬火+低温回火等. (1)????软化处理－锻轧后－空冷＝马氏体 因此锻后－软化处理－高温回火－700～800℃－空冷 －马氏体 → 回火索氏体,硬度降低; 也可完全退火－840～900℃加热－慢冷 ;(2)??????? 调质处理. 1Cr13－950～1100℃－铁素体最少 －淬火组织＝少量F＋M－ 硬度＝43HRC －回火650～700℃ 2Cr13－950～1150℃－得到全奥氏体 －淬火＝低碳板条M+少量残奥－硬度＝50HRC－图5.9 －回火640～700℃－有回火脆性 500～650℃回火－耐蚀性降低－碳化铬析出－周围贫铬 ;(3)??????? 3Cr13、4Cr13钢淬火低温回火 －加热＝1000