《不锈钢基础知识讲》PPT课件.ppt

不锈钢的基础知识 一、不锈钢的分类 二、不锈钢中合金元素的作用 三、不锈钢基本试验及力学性能介绍 一、不锈钢的分类 不锈钢的分类方法比较多，但通常按它的组织特点来进行分 类，按这种方法可以将不锈钢分成五大类，就是奥氏体不锈钢、 铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。 1、奥氏体不锈钢 v 奥氏体不锈钢为面心立方结构的奥氏体组织.（SUS304、SUS304L 、SUS301、SUS201、SUS202） v 无磁性、良好的低温性能、易成型性、可焊性以及良好的耐蚀性 能是这类钢种的重要特性。 2、铁素体不锈钢 v 铁素体不锈钢为体心立方结构的铁素体组织。 v 铁素体不锈钢具有强磁性、易于成型、耐锈蚀、耐点蚀等特点。 v 根据钢中的碳、氮含量可将铁素体不锈钢分成高纯铁素体不锈钢 （SUH409L）和普通铁素体不锈钢（SUS430）两大类。 3、马氏体不锈钢 v 马氏体不锈钢淬火后可以得到马氏体组织。 v 马氏体不锈钢的耐腐蚀性比奥氏体及铁素体稍差。 4、双相不锈钢 v 双相不锈钢通常由奥氏体和铁素体两相组织构成。 v 这类钢屈服强度高、耐点蚀、耐应力腐蚀，易于成型和焊接。 5、沉淀硬化不锈钢 v 沉淀硬化不锈钢按其组织可分成马氏体沉淀硬化不锈钢、半奥 氏体沉淀硬化不锈钢和奥氏体加铁素体沉淀硬化不锈钢。 v 这类钢的铬含量在17%左右，加之含有镍、钼等元素，因此， 它具有足够的不锈性外，其耐蚀性接近于18-8型奥氏体不锈钢 。 二、不锈钢中合金元素的作用 不锈钢合金成分及其含量、状态，决定材质组织结构并影响 其物性、化性、制程与用途.（成分 组织 性能 用途） v 合金元素对不锈钢的性能影响： 铬（Cr）：增加耐蚀、抗酸、抗氧化性质 镍（Ni）：增加韧性、成型性、耐蚀性及抗高温氧化性能 钼（Mo）：增进抗孔蚀、间隙腐蚀性能，增加强度 锰（Mn）：增加硬度,取代镍、热脆性提高（MnS）、提高氮的 溶解度 硅（Si）：增加抗高温氧化性、金属流动性提高、脆性提高 铜（Cu）：增加强度、降低应力腐蚀敏感性、增加深抽加工性 碳（C）：增加强度，降低碳含量可降低敏化、提高抗蚀能力并 降低应力腐蚀破裂敏感性 氮（N）：增加强度，取代镍，促进钝化，提高抗孔蚀、氢脆及 应力腐蚀破裂能力 三、不锈钢基本实验及力学性能简述 1、拉伸试验 拉伸试验是一种最简单的力学性能试验，试验中所获得的 指标抗拉强度、屈服强度、延伸率是材料固有的基本属性和工 程机械设计的重要依据。 抗拉强度（力学符号b，英文缩写TS） b=Pb/F0 Pb拉伸试样断裂前承受的最大载荷 F0拉伸试样的原始截面积 v 材料的抗拉强度大，材料变形过程中不容易被拉断，有利于塑 性变形。 屈服强度（力学符号0.2，英文缩写YS） 0.2=P0.2/F0 P0.2拉伸试样塑性变形量为0.2%时承受的载荷 F0 拉伸试样的原始截面积 v 材料的屈服强度小，表示材料容易屈服，成形后回弹小，贴模 性和定形性好。 屈强比（0.2/b） 屈强比对材料冲压成形性能影响很大，屈强比小，材料由 屈服到破裂的塑性变形阶段长，成形过程中发生断裂的危险性 小，有利于冲压成形。 表1. 常见不锈钢材料的屈强比 v一般来讲，较小的屈强比对 材料在各种成形工艺中的抗 破裂性都有利。 钢钢种 屈服强度 (N/mm2) 抗拉强度 (N/mm2) 屈强比 SUS3043006700.45 SUS4303505100.69 SUS409L2414100.59 延伸率（力学符号A,英文缩写EL） v 延伸率是材料从发生塑性变形到断裂的总的伸长长度与原有 长度的比值，即： A= L- L0/ L0*100% 式中 A材料的延伸率（%） L试样被拉断时的长度（mm） L0标距长度 （mm） v 材料的延伸率大，就是材料允许的塑性变形程度大，抗破裂 性好，对拉深、翻边、胀形各类变形都有利。 v 一般来说，材料的翻边系数和胀形性能都与延伸率成正比关 系。 附1：拉伸试验样品尺寸 附2：经拉伸试验后测得的应力-应变曲线 应力 应变 Fb F0.2 图1 经SPM 应力 屈服平台 图2 不经SPM、炉子样品 1 2 a b 应变 0.2%0.2% 附屈服平台产生原因及消除办法： 材料发生塑性变形时，C(N)原子与位错运动交互作用形成 柯氏儿气团。气团对位错也就是变形形成钉轧与束缚作用，阻 碍位错的进行，要想发生位错就必须施加很大的外力，对应在 图上就是上屈服点a。一旦克服了柯氏儿气团，位错运动开始 ，变形也开始，所需的外力就有所降低，表现在图上就是最低 点下屈服点b，这段过程反映在试样的局部表面就可观察到与 拉伸方向成45度的线条状痕迹。位错运动与C(N)原子在试样未 屈服区域继续作用就形成图中一个一个的锯齿状，直到整个试 样观察到与拉伸方向成45度的线条状痕迹，屈服现象就此结束 ，材料进入整体塑性变形阶段，直至断裂。 屈服平台的产生对材料的冲压成型是不利的，因为表面会 形成与拉伸方向成45度的线条状痕迹，影响美观。所以必须要 消除屈服平台。图中只要超过下屈服点的伸长量的轧延变形， 就可以消除屈服平台。SPM就可以通过对伸长率与压延力的控 制消除屈服平台。所以经过SPM的作用其中之一就是消除屈服 平台。 2、硬度试验 硬度是金属材料力学性能中最常用的性能指标之一，它是表 征金属在局部体积内抵抗变形的能力。 现公司内部进行的是数显显微维氏硬度试验，试验方法是直 接用136度的正四棱锥金刚石压头压入样品表面。 试验力的选用： A、针对SUS430、SUH409L BA 试验样品厚度0.2mm用500g的压力进行试验。 试验样品厚度0.2mm用1000g的压力进行试验。 注：试验力的选用要最终确保试样的背面无打穿的痕迹方可 。 B、针对SUS304硬板以及BA、SUH409L硬板都采用1000g 的压力试验。（压痕越大，硬度值越准确） 3、晶粒度试验 v 晶粒度级别越高，单位截面积上的晶粒数越多，材料的晶粒就越 细，强度越大。 v 晶粒较大时，有利于提高材料的塑性应变比（R），并降低屈强 比和屈服伸长。但晶粒较大时，它们在材料表层取向不同，变形 量差异比较明显，材料表面易出现“桔皮”现象。细化晶粒可减轻 桔皮现象发生，但晶粒过细，R值会减小，屈强比和屈服伸长都 会增大，不利于成形。 因此，在得到细小而均匀晶粒组织的同 时，还要确保材料有较好的综合的机械性能。 v 304钢种的晶粒度一般要求在7-9级之间。（目前公司SUS430在9 级以上，SUS304为8.5-9） 附标准晶粒度图片： 8.0 8.5 4、盐雾试验 不锈钢耐腐蚀性的含义及原理 v 不锈钢是一种较耐腐蚀的钢，但不是绝对不生锈的钢，到目前为 止没有发明在任何条件下均不腐蚀的钢。 v 不锈钢的耐腐蚀原理为：在钢的表面，铬与氧结合生成Cr2O3钝化 膜，这种钝化膜结构致密、稳定，厚度16nm。是金属基体的保 护膜。 盐雾试验条件 目前所做试验为