第六章--合金钢.

第六章合金钢 合金钢 1概述及合金钢的分类 牌号 2合金结构钢 工具钢 特殊性能钢 1概述及合金钢的分类 牌号 一 合金钢的概念及为什么发展合金钢二 合金元素在钢中的作用三 合金钢的分类及牌号 一 合金钢的概念及为什么发展合金钢 合金钢的概念发展合金钢的原因 合金钢的概念 所谓的合金钢 就是为了改善钢的性能 特意地加入一些合金元素的钢 常用的合金元素 Cr Mn Ni Co Cu Si Al B W M V Ti Nb Zn及稀土Re 返回 发展合金钢的原因 碳钢还存在着以下几个主要缺点 使它的应用受到一定限制 1 碳钢的淬透性低碳钢制成的零件尺寸不能太大 否则淬不透 出现内外性能不均 对于一些大型的机械零件 要求内外性能均匀 就不能采用碳钢制作 如发电机转子 汽轮机叶片 汽车 拖拉机的连杆螺栓等 2 回火抗力差碳钢淬火后 只有经低温回火才能保持高硬度 若其回火温度超过200 其硬度就显著下降 即回火抗力差 不能在较高的温度下保持高硬度 因此对于要求耐磨 切削速度较高 刃部受热超过200 的刀具就不能采用碳钢制作 3 碳钢不能满足一些特殊性能的要求如耐热性 耐腐蚀性 耐低温性 低温下高韧性 为了弥补碳钢的不足 满足上述条件的要求 目前工业上广泛发展和使用了合金钢材料 返回 二 合金元素在钢中的作用 1 合金元素在钢中的存在方式2 合金元素对铁碳相图的影响3 合金元素对钢的热处理的影响4 合金元素使合金钢具有某些特殊性能 1 合金元素在钢中的存在方式 1 合金元素在钢中的主要存在形式2 合金元素对钢的性能的影响 1 合金元素在钢中的主要存在形式 1 形成固溶体 2 形成碳化物 3 游离状态 1 形成固溶体 通常与碳的亲和力很弱 主要固溶于铁素体 奥氏体 马氏体中 而不形成碳化物 如 Ni Si Al Co 合金铁素体当钢中加入少量合金元素时 有一部分溶于铁素体内形成合金铁素体 返回 2 形成碳化物 碳化物形成元素可形成合金渗碳体和特殊碳化物A合金渗碳体B特殊碳化物 A合金渗碳体 合金元素与碳的亲合力较弱 它的大部分是固溶于铁素体 奥氏体 马氏体中 而少部分固溶于渗碳体中形成合金渗碳体 如 Fe Mn 3C 返回 B特殊碳化物 合金元素与碳的亲合力很强 主要以特殊碳化物形式存在 如V Ti Nb Zn 合金元素 Cr Mo W 与碳的亲合力较强 当含量较少时 它们主要固溶于渗碳体中 而含量较高时 才能形成特殊碳化物如 Cr23C6 WC MoC Cr7C6 返回 3 游离状态 对于固态下不溶于铁或在铁中溶解度很小的少数元素 如Pb Cu 0 8 等 常以游离态存在 返回 2 合金元素对钢的性能的影响 A产生固溶强化B使渗碳体的硬度和稳定性提高C形成特殊碳化物对钢性能的影响D游离态存在对钢性能的影响 A产生固溶强化 合金元素溶入铁素体后 凡合金元素的原子半径与铁的原子半径相差越大 晶格类型越不相同 必然引起铁素体晶格畸变 产生固溶强化 使铁素体的强度 硬度提高 但塑性 韧性都有下降趋势 合金元素对缓慢冷却后铁素体硬度的影响图 下页 合金元素对铁素体冲击韧性的影响图 返回 B使渗碳体的硬度和稳定性提高 合金元素溶于渗碳体内增加了铁与碳的亲合力 从而提高了其稳定性 且这种稳定性较高的合金渗碳体较难溶于奥氏体 较难聚集长大 可提高钢的强度 硬度 耐磨性 返回 C特殊碳化物对钢性能的影响 形成特殊碳化物 VC TiC WC MoC 因其稳定性很高 具有高熔点和高硬度 更难溶于奥氏体 难以聚集长大 随特殊碳化物数量增多 钢的硬度增大 耐磨性增加 但塑性 韧性下降 特别是当这类碳化物大小不一 分布不均匀时 钢的脆性显著增加 返回 D游离态存在对钢性能的影响 游离态存在 显著降低钢的强度 塑性和韧性 但可提高切削加工性 返回 2 合金元素对铁碳相图的影响 1 影响A和F存在的范围2 使S E点左移3 对A 点的影响 1 影响A和F存在的范围 1 扩大 相区 2 缩小 相区 1 扩大 相区 使A3点 Fe Fe的转变点 下降 A4点 Fe的转变点 上升 从而扩大 相的存在范围 完全扩大 相区元素 室温下单相A Mn Ni1Cr18Ni9 奥氏体不锈钢 和ZGMn13 高锰钢 部分扩大 相区的元素C N Cu 下页 扩大 相区示意图 返回 2 缩小 相区 使A3点上升 A4点下降 铬除外 铬含量小于7 时 A3点下降 大于7 后 A3点迅速上升 从而缩小 相区存在的范围 使铁素体稳定区域扩大 完全封闭 相区的元素 如Cr Mo W V Ti Al Si等 如Cr17 Cr25 Cr28等铬不锈钢均属铁素体钢 部分缩小 相区的元素 如B Nb Zr等 下页 缩小 相区示意图 返回 2 使S E点左移 无论是扩大 区的合金元素 还是缩小 区的合金均使E点和S点左移 即降低共析点的含碳量及碳在奥氏体中的最大溶解度 因此使相同含碳量的碳钢和合金钢具有不同的显微组织 如含碳0 4 的碳钢具有亚共析组织 而含C0 4 13 Cr的合金钢则具有过共析组织 因为此时的共析成分已不再是0 77 而是变为0 3 C了 另外 由于E点的左移 使含碳量远低于2 11 C的合金钢中出现莱氏体 如18 W的高速工具钢 含0 70 0 80 C 其铸态组织中出现了莱氏体 Mn元素对S E点的影响图 Cr元素对S E点的影响图 合金元素对S点成分的影响 3 对A 点的影响 扩大 相区元素 使A1下降缩小 相区元素 使A1上升临界温度的位置是制订热处理工艺和其它热加工工艺的重要依据 由于合金元素的加入 改变了临界温度的位置 因而合金钢的热处理及其它热加工工艺参数都与碳钢明显不同 返回 合金元素对A1线的影响 3 合金元素对钢的热处理的影响 1 对钢加热时奥氏体形成的影响 2 对过冷奥氏体的转变的影响 3 对淬火钢回火的影响 1 对钢加热时奥氏体形成的影响 对奥氏体形成速度的影响对奥氏体晶粒大小的影响 钢加热时对奥氏体形成速度的影响 奥氏体化过程包括奥氏体的形成 剩余碳化物的溶解和奥氏体成分均匀化 均是由合金元素和碳的扩散所控制 非碳化物形成元素 Co和Ni提高碳在奥氏体中扩散速度 加速奥氏体的形成 Si Al Mn等元素 对C的扩散速度影响不大 因而对奥氏体的形成速度影响不大 碳化物形成元素 Cr W Nb Mo Ti V阻碍C的扩散 缓减奥氏体的形成速度 合金元素的扩散能力远比碳小 因此 要获得均匀的奥氏体 合金钢的加热温度应比碳钢高 保温时间应比碳钢长 返回 钢加热时对奥氏体晶粒大小的影响 碳化物形成元素 Ti V Nb Zr 阻碍晶粒长大非碳化物形成元素 Cu Si Ni 阻止晶粒长大 P Cu促进晶粒长大 返回 2 对过冷奥氏体的转变的影响 实质上是对C曲线的影响除Co以外 大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性 使C曲线右移 且非碳化物形成元素Al Ni Si Cu等不改变C曲线的形状 只使其右移 碳化物形成元素Mn Cr Mo W等除使C曲线右移外 还改变其形状 下页 合金元素对C曲线的影响 碳化物形成元素Mn Cr Mo W等将C曲线分裂为珠光体转变的贝氏体转变两个C曲线 并在此二曲线之间出现一个过冷奥氏体的稳定区 其中Cr和Mn推迟贝氏体转变的作用大于珠光体转变 而Mo W推迟珠光体转变的作用大于贝氏体的 下页 合金元素对C曲线的影响图 对过冷奥氏体的转变影响的实际意义 合金元素使C曲线位置和形状的改变 有重要的实际意义 由于合金元素使C曲线右移 因而使淬火的临界冷却速度降低 提高了钢的淬透性 这样就可采用较小的冷却速度 甚至在空气中冷却就能得到马氏体 从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂另一方面由于形状的改变 使某些钢28CrMoNiVB采取空冷便得贝氏体组织 具有良好的综合机械性能 就不用采取等温淬火 返回 3 对淬火钢回火的影响 1 提高回火稳定性 2 产生二次硬化现象 3 增大回火脆性 1 提高回火稳定性 合金元素固溶于马氏体中 减慢了碳的扩散 从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程和阻碍碳化物析出 聚集长大 因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢 即合金钢具有较高的回火抗力 在较高的回火温度下仍保持较高的硬度 即在回火温度相同时 合金钢的硬度及强度比相同含碳量的碳钢高 而回火至相同硬度时 合金钢的回火温度高 内应力的消除比较彻底 因此 其塑性和韧性比碳钢好 返回 2 产生二次硬化现象 若钢中Cr W Mo V等元素超过一定量时 除了提高回火抗力外 在400 以上还会形成弥散分布的特殊碳化物 使硬度重新升高 直到500 600 硬度达最高值 出现所谓的二次硬化现象 600 以后硬度下降是由于这些弥散分布的碳化物聚集长大的结果 二次硬化现象对高合金工具钢十分重要 通过500 600 回火可使其硬度比淬火态硬度高HRC5以上 返回 Mo对钢 0 35 C 淬火回火后硬度的影响 3 增大回火脆性 第一类回火脆性第二类回火脆性第二类回火脆性的消除方法 第一类回火脆性 第一类回火脆性 结构钢回火时在250 400 出现的冲击韧性下降的现象 这类回火脆性无论是在碳钢还是合金钢中均会出现 它与钢的成分和冷却速度无关 即使加入合金元素及回火后快冷或重新加热到比温度范围内回火 都无法避免 故又称 不可逆回火脆性 但合金元素可使第一类回火脆性的温度范围移向较高的温度 一般认为这类回火脆性的产生与马氏体 残余奥氏体的分解及Fe3C析出有关 防止方法就是避开这一温度范围回火 返回 第二类回火脆性 第二类回火脆性 500 650 回火后缓慢冷却出现的冲击韧性下降现象 这类回火脆性如果在回火时快冷就不会出现 另外 如果脆性已经发生 只要再加热到原来的回火温度重新回火并快冷 则可完全消除 因这类回火脆性又称为 可逆回火脆性 返回 Cr Ni钢的回火脆性示意图 第二类回火脆性的消除方法 并非所有的钢都有第二类回火脆性 它只在含Cr Mn或Cr Ni Cr Si的合金钢中出现 发生了这类回火脆性的钢不仅室温下的冲击韧性低且韧脆转化温度高 因此必须设法防止或避免 产生原因是P Mn S Si等元素在晶界偏聚 消除方法 1 自回火温度快冷消除P MnS Si元素的偏聚 2 在钢中加入0 2 0 3 Mo或0 4 0 8 W来减缓偏聚过程发生 从而消除或减轻回火脆性 返回 4 合金元素使合金钢具有某些特殊性能 加入元素Cr Si Al等在高温下在钢的表面形成致密的高熔点的氧化膜 可防止钢件中继续氧化 加入W Mo V等元素可提高钢的高温强度 使钢具有耐热性 返回 三 合金钢的分类及牌号 1 合金结构钢2 合金工具钢3 特殊性能钢 合金结构钢 用数字 化学元素 数字的方法表示前面的数字表示钢的平均含碳量的万分数 合金元素用汉字或化学符合表示 其后面的数字表示合金元素含量 一般以平均含量的百分数表示 当合金元素含量小于1 5 时 牌号中只标明元素而不标明含量 如果平均含量等于或大于1 5 2 5 3 5 时 相应地以2 3 4等表示 如含0 37 0 44 C 0 8 1 10 Cr的钢40Cr 含0 57 0 65 C 1 5 2 0 Si 0 6 0 9 Mn的钢用60Si2Mn表示 对于滚珠轴承钢 在钢号前注明 滚 或 G 后面的数字则表示铬含量的千分数 如GCr15的平均含Cr量1 5 含C 为1 左右 含S P量较低 S 0 02 P 0 03 的高级优质钢 则在钢号加 高 或 A 易切削钢 在钢号前加 易 或 Y 如Y12 Mn Si C P 返回 合金工具钢 与合金结构钢大致相同 只是含碳量的表示方法不同 含碳量 平均含量 1 0 时不标出 1 0 时的千分之几表示 高速钢例外 其平均含碳量 1 0 时也不标出 合金元素表示方法与结构钢相同 如 1 CrMn表示平均含量 1 0 Cr Mn平均含量均 1 5 合金工具钢 2 9SiCr表示平均含量 0 9 Si Cr平均含量均 1 5 合金工具钢 3 W18Cr4V含碳量为0 70 0 80 W Cr V分别为18 4 1 5 的高速钢 返回 特殊性能钢 其含碳量的表示方法与合金工具钢相同 即 1 0 时不标出 1 0 时以千分之几表示 而合金元素用百分数表示 如9Cr18平均含碳0 9 Cr18 Mn13含碳量 1 0 Mn13 但如果含碳量 0 03 及 0 08 时 在钢号前分别定拟 00 及 0 表示 如 00Cr18Ni10 含 0 03 18 Cr10 Ni0Cr18 含 0 08 c18 Cr 返回 2合金结构钢 合金工具钢 特殊性能钢 1 合金结构钢2 合金工具钢3 特殊性能钢 1 合金结构钢 普通低合金结构钢 普低钢 调质钢 渗碳钢 氮化用钢 弹簧钢 滚动轴承钢 普通低合金结构钢 普低钢 在普通低合金结构钢中常加入 Mn Si Cr Mo V Cu P等 Mn Si Cr V提高强度 Cu P提高耐蚀性 通常是在热轧或正火状态下使用 使用状态的组织是大量的铁素体 少量珠光体 典型牌号 16Mn 16MnR 15MnTi 15MnV应用 建筑结构 锅炉 容器 车辆 船舶压力容器 特点 含C量低 焊接性能好 返回 普通低合金结构钢牌号 Q345C 典型普低钢应用 Q460钢含Mo B 正火组织为B 强度高 用于石化中温高压容器 压力容器 南京长江大桥 Q345钢 16Mn 综合性能好 用于船舶 桥梁 车辆等大型钢结构 Q390钢含V Ti Nb 强度高 用于中等压力的容器 调质钢 淬火 高温回火 回火索氏体 具有好的综合机械性能前提是淬火时得到马氏体 淬透性是关键 合金元素的主要作用就是提高淬透性 Mn Cr Ni B Si用来提高淬透性 Mo W可抑制第二类回火脆性 Ti V细化晶粒 典型牌号 40Cr 40CrMn应用 轴类 连杆 齿轮特点 中碳 调质后具有好的强度与塑性的配合 局部表面淬火 低温回火后具高硬度和耐磨性 返回 典型合金调质钢分类 低淬透性调质钢 钢含合金元素总量 3 40Cr 40MnB等 中淬透性调质钢 钢含合金元素总量在4 左右 38CrSi 35CrMo等 常用于制造较小的齿轮 轴 螺栓等零件 典型合金调质钢分类 高淬透性调质钢 钢含合金元素总量在4 10 38CrMoAlA 40CrMnMo 25Cr2Ni4WA等 制造大截面重载荷零件 如曲轴等用高淬透性的零件等 渗碳钢 表面渗碳后淬火低温回火Cr Ni Mo W Mn Si和B提高淬透性 保证心部淬火后为低碳马氏体 不含或含少量的铁素体 心部硬度高时 表层剥落 Ti细化晶粒 在高温时阻止奥氏体晶粒长大 渗碳后可直接淬火 Cr还可使碳化物呈球状 避免表层开裂 典型牌号 20Cr20CrMnTi20Cr2Ni4应用 齿轮特点 含C量在0 2 左右 返回 合金渗碳钢的牌号 20Mn2TiA 典型合金渗碳钢应用 低淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量 3 15Cr 20Cr 20Mn2 用于受力小的耐磨件 如柴油机的活塞销 凸轮轴等 中淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4 左右 20CrMn 20CrMnTi 20Mn2TiB 用于中等载荷的耐磨件 如变速箱齿轮 柴油机凸轮轴 活塞销 20Cr 典型合金渗碳钢应用 高淬透性合金渗碳钢钢含合金元素总量在4 6 18Cr2NiWA 20Cr2Ni4A等 用于大载荷的耐磨件 如柴油机曲轴 柴油机曲轴 20CrMnTi钢制造齿轮的热处理工艺曲线 氮化用钢 调质后表面氮化 心部有好的综合机械性能 表面硬 耐磨 典型牌号 38CrMoAlA应用 齿轮 齿轮的表面硬度及耐磨性高于渗碳 挤出机螺杆使用状态下的组织 心部 回火索氏全 表面 氮化物 返回 弹簧钢 要求有高的弹性极限及屈服极限 含C量在0 6 左右 淬火 中温回火后得屈氏体有高的屈服极限 Mn Si Cr V提高钢的淬透性和回火稳定性 Si还可强化铁素体 提高钢的弹性极限与疲劳极限 但Si能增加表面脱碳和石墨化倾向 常用Cr V代替 典型牌号 60SiZMn 65Mn 60SiZCr应用 各类弹簧特点 含C量在0 6 左右 返回 滚动轴承钢 高硬度 高耐磨 高碳的铬轴承钢 含C量在0 9 1 11 含0 5 1 65 Cr提高钢的淬透性 形成合金渗碳体 比Fe3C稳定能阻碍奥氏体晶粒长大 淬火后得细针状马氏体 增加钢的韧性 淬火后保留一部分合金渗碳体 有利于提高钢的接触疲劳强度及耐磨性 Cr还能提高回火稳定性 但含Cr量过高 1 65 时 会增加淬火钢中残余奥氏体量等 不利 淬火 低温回火 回火马氏体典型牌号 GCr15含C量1 左右Cr量为1 5 应用 滚动轴承 返回 滚动轴承钢的牌号 GCr9SiMn 滚动轴承钢热处理 球化退火 淬火 低温回火 极细回火马氏体 细粒状碳化物 少量残余奥氏体 铬轴承钢制造轴承的工艺路线 锻造球化退火机加工淬火 冷处理 60 80 1h 低温回火磨削加工稳定化处理 120 130 5 10h 滚动轴承钢应用 2 合金工具钢 1 刃具钢a 低合金刃具钢b 高速钢 2 模具钢a 冷作模具b 热作模具 3 量具钢 量具 刃具 1 刃具钢 a 低合金刃具钢b 高速钢 a 低合金刃具钢 Cr Mn Si W V主要作用是增加淬透性 Cr Mn Si等 细化晶粒 W V等 提高回火抗力及耐磨性 Cr W V Si 低合金刃具钢的红硬性 耐磨性等比碳素刃具钢高 典型牌号 9CrSi 9SiCr CrWMn应用 拉刀 长丝锥 长铰刀 切削速度不高 切削速度高时 刀具的工作温度可达500 600 低合金刃具钢不能满足其性能要求 高速钢 返回 合金刃具钢牌号 9SiCr钢板牙热处理工艺曲线 板牙 b 高速钢 锋钢 风钢 18 4 1钢 1 性能要求 高硬度 高耐磨性 高的红硬性 600 时 HRC63以上 有一定的强度和韧性 Me 10 2 化学成分特点 高碳0 7 1 5 钨18 钼5 铬4 钒1 5 保证高硬度 退火状态下形成Fe4W2C碳化物 在560 左右回火时 弥散析出W2C 造成二次硬化 提高钢的红硬性 1 Mo的作用等同于2 W 形成Cr23C6碳化物 提高钢的淬透性 硬度和耐磨性 形成VC 硬度极高 提高钢的硬度和耐磨性并细化晶粒 产生二次硬化 3 W18Cr4V钢的生产工艺及热处理特点 铸造锻造球化退火机加工淬火 三次570 回火磨削加工 铸造 高速钢属于莱氏体钢 铸态组织中含有大量呈鱼骨状分布的粗大共晶碳化物M6C 钢的韧性大幅下降 W18Cr4V钢的铸态组织图 W18Cr4V钢的铸态组织图 W18Cr4V铸态组织420 锻造 鱼骨状碳化物不能用热处理来消除 只能依靠反复多次锻打来击碎 W18Cr4V锻造组织210 球化退火 消除应力 调整组织 便于机加工 为淬火作好组织准备 球化退火后的组织 S 粒状Cm W18Cr4V球化退火组织420 W18Cr4V钢的热处理过程示意图 加热到1280度 使合金元素溶入高速钢 提高红硬性P112 W18Cr4V钢淬火组织 W18Cr4V淬火组织300 三次570 回火 在570 回火时 产生二次硬化 在570 回火时 产生二次硬化的根本原因 温度升高M中析出细小弥散的特殊碳化物W2C VC等 造成了第二相的弥散强化效应 另外部分碳及合金元素从残余A体中析出 Ms点升高 回火冷却时转变成M 发生了二次淬火 使硬度升高 三次570 回火 淬火后A残约20 25 第一次回火后A残约剩15 18 第二次回火后A残约剩3 5 第三次回火后A残约剩1 2 回火后的组织 M回 Cm 粒状 A残 1 2 组织硬度为HRC65以上 W18Cr4V淬火 一次回火组织 W18Cr4V淬火 一次回火组织105 W18Cr4V淬火 三次回火组织 W18Cr4V淬火 三次回火组织420 2 合金模具钢 一 热作模具钢接触炽热的金属 型腔表面工作温度为400 600 金属在巨大的压应力 张应力 弯曲应力和冲击载荷作用下 与型腔作相对运动时 产生强烈的磨损 工作中还要反复受到冷却介质冷却和热态金属加热的交替作用 模具工作表面出现热疲劳 龟裂纹 热作模具钢 1 性能要求 高的热硬性 高温耐磨性 高的抗氧化能力 高的热强性和足够高的韧性 高的热疲劳抗力 防止龟裂 高的淬透性和导热性 曲轴模具 热作模具钢 2 化学成分特点 中碳0 3 0 6 合金元素 Cr Ni Mn Si Mo W V 提高淬透性 回火稳定性 W造成二次硬化 V细化晶粒提高耐磨性 典型牌号 3Cr2W8 5CrNiMo 基本上为中碳0 3 0 5 左右 5 热处理工艺举例 热锻模钢 5CrMnMo热处理工艺 淬火 550 回火热处理后的组织 S回或T回热压模钢 3Cr2W8V热处理工艺 淬火 600 三次回火热处理后的组织 M回 Cm粒状 汽车四缸压铸模 热作模具钢应用 锤锻模 机锻模 水压机 磨擦压力机等 压铸模及热冲裁模等 工作温度500 600 机锻模在700 左右 通常是在淬火和高温回火状态下使用 要求具有良好的综合机械性能 2 合金模具钢 二 冷作模具钢在室温下对金属进行变形加工的模具 如 冷冲模 冷镦模 冷挤压模 拉丝模 落料模等承受强烈的冲击载荷和摩擦 很大的压力和弯曲力的作用 主要的失效破坏形式包括磨损 变形和开裂等 冷作模具钢 工作温度为200 300 二 冷作模钢 1 性能要求 高的硬度 HRC62 高的耐磨性 足够高的韧性与疲劳抗力 热处理变形小 2 化学成分特点 高碳1 2 合金元素 Cr Mo W V 汽车冲压模具 二 冷作模钢 典型牌号可用低合金刃具钢9Mn2 CrWMn Cr12型钢广泛用于制造各类冷作模具 Cr12MoV可作为冷镦模 冷冲模 返回 一次硬化法 淬火 低温回火 960 1050 250 275 二次硬化法 淬火 三次回火 1100 1000 510 520 热处理后的组织 M回 Cm A残 热处理特点 3 量具钢 1 性能要求 高的硬度 HRC62 高的耐磨性 高的尺寸稳定性 足够高的心部韧性 热处理变形小 尺寸稳定 良好的耐蚀性 3 热处理特点 4 热处理后的组织 M回 Cm 5 牌号 CrWMn 4Cr13 GCr15 9SiCr T12A 60等 2 化学成分特点 高碳0 9 1 5 合金元素 Cr Mn W 3 特殊性能钢 1 不锈钢 2 耐热钢 3 耐磨钢 一 不锈钢 1 定义 在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢 2 概念 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 3 金属腐蚀的机理 金属腐蚀的种类 1 化学腐蚀 金属与介质 干燥气体和非电解质溶液 发生化学反应而产生的腐蚀 例如 高温氧化 脱碳等 2 电化学腐蚀 金属与介质 电解质溶液 即酸 碱 盐溶液 发生电化学反应而产生的腐蚀 电化学腐蚀过程示意图 珠光体电化学腐蚀示意图 4 金属的防腐措施 1 覆盖层保护 涂漆 电镀 发蓝 磷化等工艺 2 形成氧化层 加入合金元素Cr Al Si等 形成Cr2O3 SiO2 Al2O3等氧化膜 3 提高金属的电极电位 加入合金元素Cr Ni Si等 提高金属基体的电极电位 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 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 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 5 化学成分特点 低碳 耐蚀性要求愈高 碳含量愈低 合金元素 主加Cr