5-特殊性能钢

1、不锈钢不锈钢n不锈钢的分类不锈钢的分类按合金元素分类按合金元素分类 Cr不锈钢，不锈钢，CrNi不锈钢，不锈钢，CrNiN不锈钢不锈钢按正火状态下的组织按正火状态下的组织马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢和双相型不锈钢马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢和双相型不锈钢不锈钢棒不锈钢棒F、M不锈钢为含不锈钢为含Cr较高的较高的Fe-Cr-C合金，由合金，由Fe-Cr合金平衡合金平衡相图可见（假设不含相图可见（假设不含C）Cr12淬火淬火M，称，称M钢。钢。Cr13不发生相变，得不发生相变，得F钢。钢。介于中间介于中间得得F-M钢。钢。 不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不

2、锈钢实际上都含有实际上都含有C，C与与Cr相反是强相反是强A形成元素，故实际上形成元素，故实际上Cr 12甚至达甚至达18时仍可得到时仍可得到M不锈钢。不锈钢。不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢化学成分：化学成分：Cr：12%18%C含量：含量：0.11.0%，根据，根据C含量，有含量，有Cr13和和Cr18型型l随随C ，强度，耐磨性，强度，耐磨性 ，耐蚀性，耐蚀性l常用来制作机械性能要求较高，耐蚀性要求低的机械零件和工具。常用来制作机械性能要求较高，耐蚀性要求低的机械零件和工具。不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢常用牌号常用牌号Cr13型型M不锈钢不锈钢 （1Cr13、2C

3、r13、3Cr13、4Cr13） 区弥散，消除贫性能好，高温使：回火索氏体，综合高温，硬、耐磨：得回火低温回火：碳化物：、：，得组织淬火：加热温度应力切削性能；消除锻件内硬度，软化处理：CrCrMMCrMCrCrMFCr75060025020013413313213110501000热处理特点热处理特点不采用中温回火：此时易弥散析出不采用中温回火：此时易弥散析出Cr的碳化物的碳化物 脆（脆（475回火脆）回火脆）Cr13型马氏体不锈钢的热处理型马氏体不锈钢的热处理不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢常用牌号常用牌号不锈钢不锈钢v 1Cr13、2Cr13 C含量少，塑韧性好。具有耐大含量少

4、，塑韧性好。具有耐大气、蒸汽腐蚀能力及良好的综合气、蒸汽腐蚀能力及良好的综合力学性能。力学性能。n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢用于要求塑韧性和受冲击的耐用于要求塑韧性和受冲击的耐蚀件，如汽轮机叶片、水压机蚀件，如汽轮机叶片、水压机阀，不锈钢设备衬里，高温下阀，不锈钢设备衬里，高温下工作的螺钉、骡帽等工作的螺钉、骡帽等常用牌号常用牌号汽轮机叶片汽轮机叶片透平转轮透平转轮不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢常用牌号常用牌号v 3Cr13、4Cr13 具有较高强度、硬度。具有较高强度、硬度。 用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件， 医疗器械、量具等，如医疗器械、量具等，如 手

5、术刀、量具等。手术刀、量具等。医疗器械医疗器械不锈钢刀不锈钢刀Cr18型型M不锈钢不锈钢 （9Cr18、1Cr17Ni2） 不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢常用牌号常用牌号9Cr18不锈钢：轴承，石油，化工，海洋领域不锈钢：轴承，石油，化工，海洋领域热处理热处理10501100，淬火，淬火，150160回火，回火，组织：回火马氏体组织：回火马氏体不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢1Cr17Ni2不锈钢不锈钢 在在Cr17型不锈钢的基础上加型不锈钢的基础上加2的的Ni，扩大，扩大相区，使相区，使1Cr17的的组织高温时由组织高温时由相过渡到相过渡到+两相

6、区，淬火后得两相区，淬火后得M+F。 F控制在控制在1015（体积），（体积），太多，力学性能太多，力学性能。 即保持即保持 1Cr17耐蚀性，又具备耐蚀性，又具备Cr13型力学性能型力学性能碳化物少，碳化物少，M、F电位相近电位相近 淬火后低温或高温回火，分别得回火淬火后低温或高温回火，分别得回火M或回火索氏体少量或回火索氏体少量F常用牌号常用牌号不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢vv化学化学成分成分C0.25%， Cr：1230vv性能性能特点：特点： 成本低（不含或含少量成本低（不含或含少量Ni） 没有相变，不能热处理强化。没有相变，不能热处理强化。 耐酸能力强，抗氧

7、化性能好，塑性高，但强度较低耐酸能力强，抗氧化性能好，塑性高，但强度较低最大缺点：最大缺点：脆性大及缺口敏感性大（晶粒粗、有脆性大及缺口敏感性大（晶粒粗、有相等）、焊接相等）、焊接性能差。性能差。组织组织：F很少量碳化物（很少量碳化物（C很低）很低）不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 铸态组织晶粒粗大。铸态组织晶粒粗大。不能相变细化不能相变细化，只能通过压力加工，只能通过压力加工(热轧、锻热轧、锻造造) 碎化。加工温度超过碎化。加工温度超过900晶粒显著粗化。晶粒粗大，钢脆性大。晶粒显著粗化。晶粒粗大，钢脆性大。 ： 终轧、终锻温度终轧、终锻温度750或更低的温度；或更低的

8、温度； 向钢中加入少量钛、向钢中加入少量钛、N,以以Ti（C、N）阻止晶粒长大；）阻止晶粒长大； 增加铁素体不锈钢中在高温的奥氏体量，来控制晶粒粗化增加铁素体不锈钢中在高温的奥氏体量，来控制晶粒粗化 。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 F不锈钢在不锈钢在550-850长期停留长期停留从从F中析出中析出相。相。 相是相是FeCr金属间化合物，复金属间化合物，复杂六方结构，高的硬度大的体积效杂六方结构，高的硬度大的体积效应，且常沿晶界分布，产生很大脆应，且常沿晶界分布，产生很大脆性。性。 相形成缓慢，温度越低形成速相形成缓慢，温度越低形成速度越慢，加热至度越慢，加热至850以

9、上，保温以上，保温1h，可使可使相重新溶解，使钢塑、韧性恢相重新溶解，使钢塑、韧性恢复。但含复。但含Ni、Mo、Mn的钢，的钢， 相溶相溶解困难。解困难。钢中钢中相相 高铬高铬F不锈钢中不锈钢中，Cr15时，时，400-525长时间加热或缓冷时，长时间加热或缓冷时，室温下变得很脆，脆化严重的温度在室温下变得很脆，脆化严重的温度在475左右，称左右，称475脆性脆性。此。此脆性可通过脆性可通过600-650加热后快冷消除。加热后快冷消除。 ：此温度：此温度F内的内的Cr趋于有序化，形成许多富铬趋于有序化，形成许多富铬(铬铬80，铁，铁20)小区域，与母相共格，引起点阵畸变和内应力，使钢韧性小区域

10、，与母相共格，引起点阵畸变和内应力，使钢韧性强强度度。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢 高铬高铬F不锈钢不锈钢加热到加热到900-1000以上冷却到室温，呈现严重脆化，以上冷却到室温，呈现严重脆化，抗蚀性急剧抗蚀性急剧，称，称高温脆性高温脆性。 ：含较多间隙原子含较多间隙原子(C、N)的的F不锈钢，从高温冷到室温，在晶不锈钢，从高温冷到室温，在晶界或位错上析出高铬碳化物或氮化物引起脆性；还有人认为高铬界或位错上析出高铬碳化物或氮化物引起脆性；还有人认为高铬F钢钢(Crl7、Cr25) 900以上加热淬火时，碳、氮及合金元素向晶界吸附，以上加热淬火时，碳、氮及合金元素向晶界

11、吸附，使晶界区使晶界区A形成元素浓度形成元素浓度，形成一层包围，形成一层包围F晶粒的晶粒的A层，淬火冷却时转层，淬火冷却时转变为变为M引起脆性。引起脆性。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢vv用途用途主要用在对机械性能要求不高，但对耐蚀性要求很高的场合（如主要用在对机械性能要求不高，但对耐蚀性要求很高的场合（如生产硝酸、磷酸的机械零件、氮肥设备和化工使用的管道等）。生产硝酸、磷酸的机械零件、氮肥设备和化工使用的管道等）。 铁素体不锈钢制品铁素体不锈钢制品硝酸生产装置硝酸生产装置不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏

12、体型不锈钢vv化学成分化学成分 C0.12%， 高高Cr（1725），高），高Ni（829%）+Mn，Nrvv性能特点性能特点 较高的耐蚀性，塑性和低温韧性，以及高的加工硬化能力，无磁较高的耐蚀性，塑性和低温韧性，以及高的加工硬化能力，无磁性，而且具有良好的焊接性能，是工业上应用最广泛的不锈钢，性，而且具有良好的焊接性能，是工业上应用最广泛的不锈钢，约占不锈钢总产量的约占不锈钢总产量的2/3 。 克服克服F不锈钢脆、焊接性差的问题；不锈钢脆、焊接性差的问题；M不锈钢耐蚀性差的问题。不锈钢耐蚀性差的问题。 缺点缺点：强度低（不能用淬火强化，只能通过形变强化）；有晶间腐蚀、强度低（不能用淬火强化，

13、只能通过形变强化）；有晶间腐蚀、应力腐蚀、点腐蚀等倾向。应力腐蚀、点腐蚀等倾向。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢A不锈钢的晶间腐蚀不锈钢的晶间腐蚀 (1)450800，保温或缓冷，保温或缓冷 (2)焊接热影响区焊接热影响区 (3)在晶界析出在晶界析出Cr23C6，形成腐蚀电池，形成腐蚀电池产生产生原因原因:晶粒边界形成贫晶粒边界形成贫Cr层层 现象现象防止措施防止措施(1)降低降低C含量：含量：0.03%以下以下(2)加加Ti，Nb，避免晶界析出，避免晶界析出Cr23C6(3)适当热处理：固溶处理，稳定化处理等适当热处理：固溶处理，稳定化处理等(4)调整调整r形成元素与形

14、成元素与a形成元素的比例，形成元素的比例，A+F两相组织两相组织不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢A不锈钢的应力腐蚀不锈钢的应力腐蚀产生产生原因原因:拉应力与腐蚀综合作用而引起的开裂，拉应力与腐蚀综合作用而引起的开裂，Cl-，OH-防止措施（应力、介质和材料成分）防止措施（应力、介质和材料成分）(1)可以通过退火或合理的结构设计来降低制造过程中材料内部可以通过退火或合理的结构设计来降低制造过程中材料内部的残余应力的残余应力(2)改善使用介质条件，降低改善使用介质条件，降低Cl-，OH-含量含量(3)加加24%Si，控制，控制N含量，减少含量，减少P，Bi，As杂质含量，选用

15、杂质含量，选用A-F双双相钢。相钢。一定的材料与匹配特定的介质和拉应力是产生应力腐蚀的主要因素一定的材料与匹配特定的介质和拉应力是产生应力腐蚀的主要因素产生产生原因：原因：Cl-在氧化膜表面吸附后，穿过钝化膜在氧化膜表面吸附后，穿过钝化膜不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢A不锈钢的点腐蚀不锈钢的点腐蚀防止措施防止措施合金化：合金化：Cr，Mo，N；Ni，Si，RE。(2)N 与点蚀开始时蚀孔内的与点蚀开始时蚀孔内的H 形成了形成了N H4 ，抑制了点内，抑制了点内pH 值的值的降低，因而，降低，因而， 提高了抗点蚀能力。提高了抗点蚀能力。(1)C r 和和Mo 大大降低合金

16、的临界电流密度和钝化电流密度大大降低合金的临界电流密度和钝化电流密度, 促使促使合金易于钝化合金易于钝化vv用途：用于制造生产硝酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构用途：用于制造生产硝酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢按化学成分可分为：铬镍、铬锰氮、铬锰镍氮。按化学成分可分为：铬镍、铬锰氮、铬锰镍氮。n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢大型化工储罐大型化工储罐(304)反应釜反应釜(316L)不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢Cr-Ni奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢188

17、型型A不锈钢不锈钢 C的质量分数很低的质量分数很低 用用18Cr、9Ni配合获得单相配合获得单相A组织，习惯上称组织，习惯上称18-8型钢型钢 镍有助于钝化，铬、镍总量达到镍有助于钝化，铬、镍总量达到18927，耐蚀电位接近，耐蚀电位接近28，其耐蚀性达到较高水平。，其耐蚀性达到较高水平。 在在18-8基础上再基础上再铬、镍，耐蚀性更优。铬、镍，耐蚀性更优。 有时还添加钛、铌、钼、铜等。；有时还添加钛、铌、钼、铜等。；消除晶间腐蚀消除晶间腐蚀非氧化性中耐蚀性及非氧化性中耐蚀性及抗点蚀能力抗点蚀能力l化学成分特点化学成分特点不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢188型型A不锈钢

18、不锈钢Cr-Ni奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢l热处理特点热处理特点(1)固溶处理固溶处理： 加热到单一加热到单一A区，得均匀单一区，得均匀单一A组织后组织后快冷快冷，使高温成分均匀过饱和，使高温成分均匀过饱和固溶体组织保持到室温。固溶体组织保持到室温。 固溶处理组织：过饱和固溶处理组织：过饱和A 固溶处理后钢具最低强度和硬度，焊接、冷热加工性能好，应力和固溶处理后钢具最低强度和硬度，焊接、冷热加工性能好，应力和晶间腐蚀倾向消除。晶间腐蚀倾向消除。 固溶处理加热温度固溶处理加热温度10501150，加热温度太高出现，加热温度太高出现相，并引起晶相，并引起晶粒长大；温度太低，钢粒长大；温度太低，钢M2

19、3C6溶解不充分，组织不均。固溶后溶解不充分，组织不均。固溶后水冷水冷。 固溶处理后再加热至固溶处理后再加热至400-800，钢中，钢中M23C6析出更强烈，使晶间腐析出更强烈，使晶间腐蚀更敏感，蚀更敏感，可用固溶处理消除可用固溶处理消除。(2)消除应力处理消除应力处理消除冷加工内应力消除冷加工内应力消除应力腐蚀敏感及焊接内应力消除应力腐蚀敏感及焊接内应力(3)稳定化处理稳定化处理针对加针对加Ti、Nb的的18-8A不锈钢，加不锈钢，加Ti、Nb目的是目的是使使C与与Ti、Nb形成形成TiC、NbC，避免形成，避免形成Cr23C6以防晶间腐蚀。因此将其加热至高于以防晶间腐蚀。因此将其加热至高于

20、Cr23C6溶解溶解温度，低于温度，低于TiC、NbC溶解温度，保温冷至室温。溶解温度，保温冷至室温。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢188型型A不锈钢不锈钢Cr-Ni奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢l热处理特点热处理特点不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢Cr-Mn、Cr-Mn-N、Cr-Mn-Ni-N 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢为节约稀缺的为节约稀缺的Ni。Cr-Mn A不锈钢不锈钢 Mn的的A形成能力仅为形成能力仅为Ni的的1/2，故，故Cr不能太高，不能太高，Cr12得不到单得不到单一一A组织，是典型的两相组织（组织，是典型的两相组织（A、F量基本相同），

21、故量基本相同），故耐蚀性能不耐蚀性能不太好太好。不能用于耐强烈介质腐蚀的部件，如不能用于耐强烈介质腐蚀的部件，如1Crl7Mn9主要用于食品工业。主要用于食品工业。在在600-800停留有停留有相生成。相生成。Cr-Mn-N A不锈钢不锈钢 N稳定稳定A，Cr极限含量，极限含量，耐蚀性。同时耐蚀性。同时室温高温强度，而不室温高温强度，而不室温室温韧性。韧性。N在在A中溶解度小，不能添加太多（中溶解度小，不能添加太多（0.30.5以下），否则以下），否则N2析出形成气孔。此钢中通常含一定量的析出形成气孔。此钢中通常含一定量的铁素体，可铁素体，可晶间腐蚀敏晶间腐蚀敏感性，但对力学性能不利。为进一步

22、感性，但对力学性能不利。为进一步耐蚀性，有时还加耐蚀性，有时还加Cu、Mo等。等。 0Crl7Mnl3Mo2N是我国研制的一种是我国研制的一种Cr-Mn-N不锈钢，具有不锈钢，具有A、F双双相组织，晶间腐蚀、应力腐蚀倾向比纯相组织，晶间腐蚀、应力腐蚀倾向比纯A不锈钢小，力学性能、不锈钢小，力学性能、焊接性能也较好。由于存在焊接性能也较好。由于存在相，冷、热加工成形性能差，还易形相，冷、热加工成形性能差，还易形成成相。相。不锈钢不锈钢不锈钢不锈钢n奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢Cr-Mn-N A不锈钢不锈钢 Cr-Mn-Ni-N A不锈钢不锈钢 用用Mn、N完全代完全代Ni很难得单一很难得单一A组

23、织，但如加入少量组织，但如加入少量Ni，Cr15时仍可以得到单一时仍可以得到单一A组织。目前组织。目前Cr-Mn-Ni-N钢钢国内外发展很快。国内外发展很快。1Cr18Mn8Ni5N就是较成熟的钢种。在就是较成熟的钢种。在1100-1150淬火后使用，具淬火后使用，具有良好的耐蚀性、较高的强度、塑性以及可焊接性能。有良好的耐蚀性、较高的强度、塑性以及可焊接性能。种种 类类含碳量含碳量热处理热处理性性 能能举举 例例马氏体马氏体不锈钢不锈钢0.101.20完全退火或高温回完全退火或高温回火作预先热处理，火作预先热处理，淬火及回火作最终淬火及回火作最终热处理热处理较高的强度、较高的强度、较好的耐腐较好的耐腐蚀性蚀性含碳低的含碳低的1Cr13、2Cr13作耐腐蚀零作耐腐蚀零件，含碳高的件，含碳高的3Cr13等作医疗器等作医疗器械、量具械、量具铁素体铁素体不锈钢不锈钢0.12不能通过热处理强不能通过热处理强化，高铬铁素体不化，高铬铁素体不锈钢在退火状态下锈钢在退火状态下使用使用耐腐蚀性优耐腐蚀性优于马氏体不于马氏体不锈钢锈钢0Cr13Al、1Cr17等，用于硝酸和等，用于硝酸和氮肥工业氮肥工业奥氏体奥氏体不