《不锈钢的冶炼》PPT课件.pptx

STS的冶金 冷轧品质技术科： 童剑坪 2005.10.13 目 录 1、STS的概述 2、不锈钢分类 3、碳钢的特性 3、1 纯铁的晶体结构变化 3、2 钢的晶体结构变化 4、不锈钢的特性 4、1 简述 4、2 铁素体不锈钢 4、3 马氏体不锈钢 4、4 奥氏体不锈钢 4、5 双相不锈钢 4、6 沉淀硬化不锈钢 4、7 UNS S41003抗腐蚀不锈钢 1、不锈钢的简述 不锈钢的发现：英国Sheffield大学的Harry Brearly 在制造枪 管的时候所发现的。 不锈钢的定义：含Cr量超过11%的铁基合金。 不锈钢的防腐原理： 表面形成致密的氧化膜 2、不锈钢分类 不锈钢 铁素体不锈钢（ 430 ） 马氏体不锈钢（410 ） 奥氏体不锈钢（304） 双相不锈钢 析出硬化不锈钢 多用途铁素体不锈钢（3CR12） 晶体结构 3、碳钢的特性 1、纯铁的晶体结构变化 液态金属 铁素体 奥氏体 铁素体 原子自由能相当高，能够随机移动 性质 性质 性质 性质 1539开始形成，BCC结构，具有磁性 910开始形成， BCC结构，不具有磁性 1400开始形成，FCC结构，没有磁性 铁素体 居里点（770），铁又具有磁性 性质 2、体积的变化 铁素体 奥氏体 铁素体 晶格参数发生变化（膨胀8.8%）和冷缩 铁素体 冷 缩 体积随着晶体结构的变化而发生变化，奥氏体的致密度为0.74， 铁素体的致密度 为0.68 晶格参数发生变化（缩小8.1%）和冷缩 3、2 钢的晶体结构变化 1、低碳钢的晶体结构变化（含C为0.05%） 液态合金 液态合金与铁素体 共存 铁素体（BCC结构） 奥氏体（FCC结构） 铁素体和渗碳体Fe3C 碳原子进入Fe原子之间的 空隙 ，形成固溶体 形成完整的固溶体 晶体结构发生变化，形成 内完整的奥氏体 铁素体 晶体结构发生变化，形成 内完整的铁素体 多余的碳析出，形成渗碳 体Fe3C， Fe3C硬而脆 2、中高碳钢的晶体结构变化（含C为0.6%） 液态合金 液态合金与奥氏体共存 奥氏体（FCC结构） 铁素体和渗碳体Fe3C 碳原子进入Fe原子之间的 空隙 ，形成固溶体 形成内完整的奥氏体 在723，相对多碳奥氏体 直接转变成等量的渗碳体 3、高速冷却中高碳钢 液态合金 液态合金与奥氏体共存 奥氏体（FCC结构） 马氏体组织 碳原子进入Fe原子之间的 空隙 ，形成固溶体 形成内完整的奥氏体 快速冷却，碳原子不能到达平 衡位置，铁原子被固定在扭曲 的而且高压的四角晶体结构中 奥氏体（FCC结构） 钢特性的应用 钢性能的获得：通过不同的冷却速度来提高钢的某些性能； 焊接带的影响：高碳钢在焊缝周围形成马氏体 ，使焊接带变脆； 内应力的释放：降低了成形所产生的压力； 热处理工艺的确定：根据晶体结构的变化，确定优良的热处理工艺， 获得生产中所期望的晶粒尺寸。 4、不锈钢的特性 4、1 简述 Cr：晶体结构中，Cr原子 占据了部分Fe原子的位置 ， 形成置换式固溶体，生产致 密的氧化膜，具有良好的防 腐蚀作用。 环 ：奥氏体和铁素体之间 有分层面 。奥氏体化元素可 以移动环，使FCC奥氏体 相区扩大 。 4、2 铁素体不锈钢 定义：从室温到熔融状态 的整个温度范围内都保持BCC 结构。 碳的作用：上限为0.06%， 主要是形成复杂的Cr-C化合物 ，呈弥散状态分布。 1、铁素体不锈钢简述 液态合金 完整的铁素体组织 液态合金和铁素体组织 2、晶体结构的变化 BCC结构铁素体，Cr原子置 换部分铁原子形成 没有固态相的转变 3、铁素体不锈钢特性 具有磁性 不能通过热处理来硬化：加热或冷却过程中无晶体结构转化 脆性 防腐性能：较好，提高Cr含量和添加Mo，可以提高不锈钢的 防腐性能 热脆：添加少量的Ni，提高抗高温脆化性能 冷脆：降低碳氮的含量 4、3 马氏体不锈钢 液态合金 有奥氏体组织生成 液态合金和铁素体组织 马氏体组织 1、晶体结构的变化 条件：急速冷却。 穿过环，生成奥氏体 2、马氏体不锈钢特性 马氏体不锈钢 性 能 具有磁性； 适中的抗腐蚀性能； 可以热处理来强化，得到高强 度和高硬度。 延展性和韧性不好 焊接性能不好 组织、成分 Cr：1218 高C(0.3) 4、4 奥氏体不锈钢 1、奥氏体不锈钢简述 奥氏体化元素移动环 并扩大奥 氏体相范围，主要的奥氏体化元 素有C、N、Mn、Ni等，Ni是最 主要的， Mn可以部分代替Ni（ 200系）。 图6是C元素的作用 Ni的作用： 移动环 ，使奥氏体相进入高 Cr区； 使奥氏体在低温下稳定化。 2、奥氏体不锈钢特性 奥氏体不锈钢 组织、成分 1、全部奥氏体组织 2、Cr：1326; Ni7.5 ;低C 性 能 优点： 1、优良的焊接性能 2、可以通过冷加工提高强度，不能通过热处理来完成 3、无磁性 4、晶体结构稳定。 缺点： 1、较高的温度下，浓度较高的酸可能会破坏氧化 膜可导致不锈钢产生全面的腐蚀。 2、点蚀（Pitting corrosion），加Mo可以改善 3、应力腐蚀开裂（SCC） 4、5 双相不锈钢 双相不锈钢 成分、组织 性 能 1、双相组织（F：A=70：3050：50） 2、Cr：1828，Ni：4.58 3、Ferrite和Austenite的分布和尺寸由 热加工循环和热处理工艺 决定。 1、磁性； 2、不能通过热处理来强化； 3、良好的机械物理性能； 4、良好的防腐蚀性能。 双相不锈钢简述 4、6 沉淀硬化不锈钢 沉淀硬化不锈钢 成分、组织 性 能 1.易于加工； 2.可以通过时效处理来强化，具有 很高的强度； 3.可以焊接，但必须要焊后热处 理。 1、沉淀硬化不锈钢有三种类型：马氏 体型、半奥氏体型、奥氏体型 ； 2、热处理产生碳化物沉淀析出 3、不同种类的具有不同的晶体结构。 沉淀硬化不锈钢简