不锈钢系统知识简介

1、 主讲：储晓锋l钢钢-碳含量小于碳含量小于2.11%2.11%的铁碳（或铁基）合金。的铁碳（或铁基）合金。l不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在材料科学不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。在材料科学领域中，将领域中，将crcr含量大于含量大于10.5%10.5%，且以耐蚀性和，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称为不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称为不锈钢。通常对在大气、水蒸气和淡水中等腐不锈钢。通常对在大气、水蒸气和淡水中等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐蚀的钢种称为不锈蚀性较弱的介质中不锈和耐蚀的钢种称为不锈钢，对在酸碱盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐钢，对在酸碱盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐

2、蚀性的钢种称为耐酸钢。蚀性的钢种称为耐酸钢。 l不锈钢不锈的特性与钢中的铬含量有直接关系，不锈钢不锈的特性与钢中的铬含量有直接关系，随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5%10.5%以上时钢的这一特征发生突变，从易生以上时钢的这一特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀，见图锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀，见图4-14-1和图和图4- 4-2 2。而且含铬量从。而且含铬量从10.5%10.5%以后随着铬含量的不断以后随着铬含量的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改善。一提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改善。一般不锈钢的最高铬含量为般不锈钢的最高铬含

3、量为26%26%，更高的铬含量，更高的铬含量已没有必要。已没有必要。 常用的不锈钢的分类方法主要有：常用的不锈钢的分类方法主要有：l1 1）按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈）按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。钢和沉淀硬化不锈钢。l2 2）按钢的化学成分分类可分为：）按钢的化学成分分类可分为：crcr不锈钢、不锈钢、cr-nicr-ni不锈钢、不锈钢、cr-mn-n-nicr-mn-n-ni不锈钢、超低碳不锈不锈钢、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。钢、高纯不锈钢等。l3 3）按钢的功能分类可分为

4、：低温不锈钢、耐）按钢的功能分类可分为：低温不锈钢、耐热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。不锈钢和超塑性不锈钢等。l304 :304 :由于具有较好的耐腐蚀性，强度高，寿命由于具有较好的耐腐蚀性，强度高，寿命长，并且有良好的色泽和表面光泽度，因此作长，并且有良好的色泽和表面光泽度，因此作为不锈耐热钢使用最广泛，适用于食品用设备，为不锈耐热钢使用最广泛，适用于食品用设备，一般化工设备，特别是装饰行业例如不锈钢围一般化工设备，特别是装饰行业例如不锈钢围栏。其中栏。其中0cr18ni90cr18ni9是是0cr19ni90cr19n

5、i9的节的节crcr钢种。钢种。l316316、317317系列：与系列：与0cr18ni90cr18ni9相比相比momo的合金化使的合金化使钢耐酸性和耐氯化物孔蚀的性能明显提高，被钢耐酸性和耐氯化物孔蚀的性能明显提高，被用于的石油、化工、化肥等工业的设备、容器、用于的石油、化工、化肥等工业的设备、容器、管道等部件。管道等部件。l301301系列：该钢种在大气条件下具有较好的耐系列：该钢种在大气条件下具有较好的耐腐蚀性，冷加工后强度和硬度较高，应用于不腐蚀性，冷加工后强度和硬度较高，应用于不生锈的条件下承受较高载荷的设备或构件。例生锈的条件下承受较高载荷的设备或构件。例如铁道车辆和传动带螺栓

6、螺母以及弹簧件如铁道车辆和传动带螺栓螺母以及弹簧件l321321系列：作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐系列：作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器、设备衬里及输送管道等设备和零件。酸容器、设备衬里及输送管道等设备和零件。l430430：具有良好耐腐蚀性的通用钢种，用于建：具有良好耐腐蚀性的通用钢种，用于建筑内的装饰、重油燃烧器部件、家庭用具、家筑内的装饰、重油燃烧器部件、家庭用具、家用电器部件。用电器部件。l409409：焊接性能好，用于汽车排气处理装置。：焊接性能好，用于汽车排气处理装置。例如长春一汽所生产的红旗轿车排气管例如长春一汽所生产的红旗轿车排气管l200系列不锈钢属于300系列的替代产

7、品，与常规300系列产品相比具有以下特点：l1.性能好，200系列奥氏体不锈钢耐蚀性、强度等性能都与300系列相当，只是硬度偏高，外观表面光亮度、颜色和色泽比300系列稍差一些。l2.成本低。200系列不锈钢在冶炼中提高了锰含量并增加了氮，用这两个元素代替了镍，使其镍含量降低到2.55的水平，其成本比300系列低1520，由于价格低适用于缺乏镍资源的国家。l3.适用性高。200系列与300系列有对应的钢种，与300系列相似可以应用于很多领域。 l目前缺乏镍资源已经成为影响我国不锈钢不能大幅降低成本的因素之一，因此开发低成本的200系列不锈钢已经成为现在不锈钢的发展方向之一。 l 410（01c

8、r13）：具有良好的耐腐蚀性、机械加工性，一般用途：刃具类。l 420（23cr13）：淬火状态下硬度高，耐腐蚀性良好，可用于汽轮机叶片，刃具、喷嘴、阀座、阀门等。l 405（0cr13al）：高温冷却下不产生显著硬化，用于汽轮机材料、淬火用部件、复合钢材等。l 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元

9、素周期表中位于过渡族的元素。 实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 l1.铬在不锈钢中的决定作用 决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：铬使铁基固溶体的电极电位

10、提高铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。 l2. 碳在不锈钢中的两重性 碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。 l 总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的

11、，大多数不锈钢的含碳量在0.10.4之间，耐酸钢则以含碳0.10.2的居多。含碳量大于0.4的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。 l3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 ：l 镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24；而只有含镍27时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况

12、可知，镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。 l4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍 锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的 含锰量从0到104%变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如40mn18cr4,

13、50mn18cr4wn、zgmn13钢等），但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即2的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含18铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。 l5.不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。 6.钼和铜 可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 7.硅 形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。 8.磷 在一般不锈钢中都是杂质元素，但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著，故含量可允许高一些，如有的

14、资料提出可达006，以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达006（如2crl3nimn9钢）以至0.08（如cr14mnl4ni钢）。利用磷对钢的强化作用，也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素，ph1710p钢(含025磷)乃phhnm钢（含030磷）等。 l9.硫和硒在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0204的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般188铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/厘米2。含031硫的188钢（0084c、1815cr、925ni）的冲击值为18公斤/平方厘米；含0。22硒的1

15、88钢（0094c、184cr、9ni）的冲击值为324公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。 l1995年9月建成的台湾唯一全流程的不锈钢板材厂。其不锈钢产能：连铸坯90万吨、热轧黑卷88万吨、no.1 25万吨、2b板30万吨、ba板6万吨。l工艺流程2台85t电炉（普通废钢+返回钢+合金）2台100t mrp转炉2台100t vod（1台100t lf炉）方板坯连铸机（方坯：140140mm，板坯：厚200mm，宽1000mm、1240mm、1550mm）一座1800炉卷轧机四台廿辊森吉米尔轧机。l1主要生产品种：l300系列：占6

16、070%，以304、304l、316、309为主。l（321、409l以前生产过，质量不过关，现在已不生产。）l200系列：占5%左右，从去年7月开始生产。l400系列：占2030%，以420、430为主。l目前烨联的产品60%外销（主要是大陆），40%本地使用。l2冷轧品种能力l25万吨no1、30万吨2b、6万吨ba和25万吨黑皮卷。l退火酸洗能力：lap（h）设计能力33万吨（实际达到40万吨）、设计过线板宽1219mm，实际有部份1524mm。l混线能力30万吨，其中热板20万吨、冷板10万吨。l冷线能力27万吨。 l电炉 精炼 连铸板坯l板坯修磨 热连轧 热轧卷酸洗退火l轧制 冷轧卷

17、酸洗退火 平整l剪切 包装现有混线现有混线偏八辊轧机偏八辊轧机现有平整机现有平整机新增平整机新增平整机光亮线光亮线现有号冷线现有号冷线新增号冷线新增号冷线罗思轧机罗思轧机号森吉米尔轧机号森吉米尔轧机3 3号森吉米尔轧机号森吉米尔轧机号森吉米尔轧机号森吉米尔轧机现有号热线现有号热线新建号热线新建号热线新增号冷线新增号冷线现有现有1 1号纵切号纵切现有现有2 2号纵切号纵切新增新增4 4号纵切号纵切现有现有1 1号横切号横切现有现有2 2号横切号横切新增新增3 3号纵切号纵切热恋轧卷来料热恋轧卷来料成品钢卷包装成品钢卷包装成品钢板包装成品钢板包装现有设备新增设备不锈钢冷轧生产目的：不锈钢冷轧生产目

18、的：1 1、厚度规格减薄；、厚度规格减薄；2 2、控制产品厚度精度；、控制产品厚度精度；3 3、提高表面光洁度；、提高表面光洁度；4 4、改善钢的组织，提高产品的使用性能。、改善钢的组织，提高产品的使用性能。 功能：热处理、酸洗热轧、冷轧带钢功能：热处理、酸洗热轧、冷轧带钢带宽：带宽：600-1300；厚度：；厚度：1.0-6.0卷重：卷重：20吨吨生产能力：生产能力：150000吨吨具有先进的厚度、板形自动控制，具有先进的厚度、板形自动控制， 为为9090年代末先进水平年代末先进水平产品厚度：产品厚度：0.3-3.0mm0.3-3.0mm卷重：卷重：2020吨吨设计能力：设计能力：12.512.5万吨万吨功能：热处理、酸洗冷轧带钢功能：热处理、酸洗冷轧带钢带宽：带宽：600-1300600-1300；厚度：；厚度：0.3-2.00.3-2.0卷重：卷重：2020吨吨生产能力：生产能力：17.517.5万吨万吨/ /条条功能：消除屈服功能：消除屈服平台，