《不锈耐酸钢》PPT课件.ppt

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 l引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为阳极 极化. l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 l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 l阴极电位由正向负方向降低称为阴极极化. l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 IP 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 IP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IP突然下降到最小值Imin 。 l在很宽的阳极电极范围内保持Imin的腐蚀电流，此时阳 极处于钝化区（P） l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) 。 l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。 l所存在的相对位置有四种情况: 一个交点A：稳定的活化区， ANi 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Fe3+、Cu2+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 0Cr13 （F 组织） 1Cr13，2Cr13，3Cr13 （M组织） 4Cr13 （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0Cr17Ti, 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。 v475 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）1Cr17Ni2 l组织：M + F l兼有Cr13型和高Cr不锈钢的特点： 有较高强度和耐蚀性 l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HNO3）； 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： l18-8型铬镍 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti 00Cr18Ni12Mo2Ti lCr-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。 vA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 Fe2Mo, Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al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 l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。 l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。 l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。 l存在475脆性和高温回火脆性。 （2）半奥氏体沉淀硬化不锈钢 l在Crl7Ni7钢的基础上加入强化元素发展起来的。 lMo、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。 l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） ; l在475脆性和高温回火脆性，要限制其使用温度（ 12%，如Cr13型； l在氧化性硝酸中，Cr16%，才有较高的钝化能力，如高铬不锈钢 ； l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 1Cr18Ni12Mo2Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti l在盐酸或含Cl-离子中，加入Mo、Cr ，形成MoOCl2 保护膜，也可 防止点腐蚀； l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 1Cr17Mn13Mo2N, 1Cr17Mn13Mo2CuN等 2、钢种选择 uCr18Ni9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 1Cr18Ni9或 0Cr18Ni9钢 ; 2）焊接用钢，一种是以Ti、Nb作C稳定剂的 1Cr18Ni9Ti或 0Cr18Ni9Nb钢；另一种是超低C的 00Cr18Ni10钢 ; 3）要求深冲的钢，可采用含铜的 00Cr17Ni7Cu2； 0Cr17Ni8SiCu2 l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； l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 1Cr18Ni8, 1Cr18Ni8Mo l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 1Cr18Ni12Mo3Ti, 0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti l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 00Cr22Ni22Mo3N，Cr22Ni26Mo5Ti l抗应力腐蚀用钢 含Si或Cu较高的 A 或 A-F不锈钢， 如 0C