不锈耐蚀钢-第四讲

1、 高性能金属结构材料高性能金属结构材料 不锈耐蚀钢不锈耐蚀钢 李树索李树索（, 82314488北京航空航天大学材料学院北京航空航天大学材料学院School of materials science and engineering, BUAA主要内容主要内容钢的耐蚀性钢的耐蚀性1不锈耐蚀钢的组织不锈耐蚀钢的组织2不锈耐蚀钢的腐蚀特性不锈耐蚀钢的腐蚀特性3铁素体不锈钢铁素体不锈钢4奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢5马氏体不锈钢马氏体不锈钢6高强度不锈钢高强度不锈钢7重点及基本要求Q掌握金属腐蚀的概念、提高耐腐蚀的基本途径、合掌握金属腐蚀的概念、提高耐腐蚀的基本途径、合金元素对耐

2、腐蚀性能的影响；金元素对耐腐蚀性能的影响；Q掌握常见各种不锈钢的成分、热处理、性能及用途掌握常见各种不锈钢的成分、热处理、性能及用途等特点；等特点；Q重点是合金元素对耐腐蚀性能的影响；重点是合金元素对耐腐蚀性能的影响；Q难点是不同合金元素对耐蚀钢组织、性能的交互作难点是不同合金元素对耐蚀钢组织、性能的交互作用。用。1 1、钢的耐蚀性、钢的耐蚀性 一、金属腐蚀的基本概念 1、化学腐蚀、化学腐蚀 金属和化学介质直接发生化学反应造成的腐蚀称金属和化学介质直接发生化学反应造成的腐蚀称化学腐蚀。化学腐蚀。 如铁在高温下的氧化：如铁在高温下的氧化： 4Fe+3O2Fe2O3 Fe+2H2OFe(OH)2+

3、H2 这种反应不产生腐蚀电流，在反应表面形成一层这种反应不产生腐蚀电流，在反应表面形成一层化学生成物。化学生成物。2 2、 电化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀是金属腐蚀更重要更普遍的形式电化学腐蚀是金属腐蚀更重要更普遍的形式，它是由于不同它是由于不同金属或金属的不同相之间，电极电位不同，构成原电池而产金属或金属的不同相之间，电极电位不同，构成原电池而产生的。生的。用硝酸酒精浸蚀碳钢能显示珠光体就是这一原理。由于用硝酸酒精浸蚀碳钢能显示珠光体就是这一原理。由于Fe3C的电极电位较高，的电极电位较高，-Fe的电极电位较低，当有导线连通时即的电极电位较低，当有导线连通时即构成原电池，导线中有电流通过。这

4、时在阳极上构成原电池，导线中有电流通过。这时在阳极上-Fe的原子的原子变成离子进入溶液：变成离子进入溶液： Fe Fe+3e 电子则通过导线到达阴极电子则通过导线到达阴极Fe3C。在阴极上。在阴极上Fe3C将电子传导给将电子传导给酸性介质中的酸性介质中的H+离子，变成氢气逸出：离子，变成氢气逸出： 3 H+3e=1.5H2 原电池不断进行的结果，是原电池不断进行的结果，是-Fe被腐蚀，被腐蚀，H+离子被还原，离子被还原，Fe3C不被腐蚀。这种原电池腐蚀由于是在显微组织之间产生不被腐蚀。这种原电池腐蚀由于是在显微组织之间产生的，故称为微电池腐蚀。的，故称为微电池腐蚀。 电化学腐蚀的特点：电化学腐

5、蚀的特点：Q有液体介质、金属或相之间有电位差、并连通或接有液体介质、金属或相之间有电位差、并连通或接触、有电流产生，阳极金属溶解。触、有电流产生，阳极金属溶解。 Q在腐蚀开始后，由于在阳极形成钝化膜，在阴极产在腐蚀开始后，由于在阳极形成钝化膜，在阴极产生电子堆积。阳极电位向正方向变化，产生阳极极生电子堆积。阳极电位向正方向变化，产生阳极极化；阴极电位向负的方向变化，产生阴极极化，这化；阴极电位向负的方向变化，产生阴极极化，这种电极电位的变化称为极化。种电极电位的变化称为极化。Q一切增强阳极极化或阴极极化的因素，都提高金属一切增强阳极极化或阴极极化的因素，都提高金属的耐蚀性。的耐蚀性。金属电化学

6、腐蚀的形式金属电化学腐蚀的形式不锈钢不锈钢：指在：指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。的钢。n腐蚀速度小于腐蚀速度小于0.01mm/a，完全耐蚀；腐蚀速度小于，完全耐蚀；腐蚀速度小于0.1mm/a，耐蚀；腐蚀速度大于，耐蚀；腐蚀速度大于0.1mm/a，不耐蚀。，不耐蚀。耐蚀钢耐蚀钢：指在：指在各种强腐蚀介质各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。中耐蚀的钢。n腐蚀速度小于腐蚀速度小于0.1mm/a，完全耐蚀；腐蚀速度小于，完全耐蚀；腐蚀速度小于1.0mm/a，耐蚀；腐蚀速度大于耐蚀；腐蚀速度大于1.0mm/a，不耐蚀。，不耐蚀。. . 均匀腐蚀均匀腐蚀 晶间腐蚀晶间腐蚀 点腐蚀点腐蚀 应力

7、腐蚀应力腐蚀均匀腐蚀均匀腐蚀晶间腐蚀晶间腐蚀点腐蚀点腐蚀穿晶腐蚀穿晶腐蚀二、成分和环境对钢耐蚀性的影响 1 1、提高钢的耐蚀性途径、提高钢的耐蚀性途径提高基体的电极电位，来降低原电池电动势；提高基体的电极电位，来降低原电池电动势； 使钢具有单相组织，减少微电池的数量；使钢具有单相组织，减少微电池的数量； 使钢表面生成稳定的表面保护膜，如钢中加硅、使钢表面生成稳定的表面保护膜，如钢中加硅、铝、铬等。铝、铬等。2 2、成分对钢耐蚀性的影响、成分对钢耐蚀性的影响（1 1）碳）碳 Q 碳能强烈地稳定奥氏体，稳定奥氏体的能力为镍的碳能强烈地稳定奥氏体，稳定奥氏体的能力为镍的30倍；倍；Q 碳与铬能形成一

8、系列碳化物，使不锈钢耐蚀性受到严重影响；碳与铬能形成一系列碳化物，使不锈钢耐蚀性受到严重影响； （2 2）铬是提高钢钝化膜稳定性的必要元素）铬是提高钢钝化膜稳定性的必要元素u 钢中加入铬含量（质量分数）超过1012%,合金的钝化能力有显著提高；u 当铬的摩尔分数量每次达到12.5%、25、37.5%时，合金在硝酸中的腐蚀速度都相应有一个突然的降低（1/8定律）。u 研究表明，当钢中铬含量达到10后，钝化膜中才富集了铬的氧化物。在不锈钢中，这种富铬的复合氧化膜的厚度在1.02.0nm，并具有尖晶石结构，在许多介质中有很高的稳定性。（3）镍）镍Q 提高钢的耐蚀性，在非氧化性的硫酸中更为显著。提高钢

9、的耐蚀性，在非氧化性的硫酸中更为显著。摩尔分数为12.5%和25%时，耐蚀性明显提高。Q 镍是镍是稳定化元素，镍能有效地降低稳定化元素，镍能有效地降低Ms点，使奥氏体能保持点，使奥氏体能保持到很低的温度。到很低的温度。 （4）锰）锰提高铬不锈钢提高铬不锈钢在有机酸如醋酸、甲酸等中的耐蚀性，比镍更有效。，比镍更有效。锰是锰是镍的代用品，是，是稳定化元素；锰在奥氏体不锈钢中部分稳定化元素；锰在奥氏体不锈钢中部分替代替代Ni，2%Mn相当相当1Ni。 （5）钼）钼Q 提高不锈钢的钝化作用和耐蚀性，可阻止点蚀。提高不锈钢的钝化作用和耐蚀性，可阻止点蚀。 （6）硅）硅提高钢在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中的耐

10、蚀性。提高钢在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中的耐蚀性。在不锈钢中加入在不锈钢中加入2-4%的的Si，提高耐蚀性。，提高耐蚀性。（7）钛、铌）钛、铌 Q 钛和铌是强的碳化物形成元素，可优先于铬同碳形成碳化钛和铌是强的碳化物形成元素，可优先于铬同碳形成碳化物，防止晶间腐蚀，提高耐蚀性。物，防止晶间腐蚀，提高耐蚀性。 3 3、环境对不锈钢耐蚀性的影响、环境对不锈钢耐蚀性的影响Q 大气、水、水蒸气等弱腐蚀介质，固溶体中大气、水、水蒸气等弱腐蚀介质，固溶体中Cr含量含量10-12%，就能保证不锈。就能保证不锈。Q 氧化性酸如硝酸等，氧化性酸如硝酸等，Cr含量含量16%的钢，才有较高的钝化能的钢，才有较高的钝化

11、能力。力。Q 非氧化性酸如稀硫酸等，需要加入非氧化性酸如稀硫酸等，需要加入Ni、Mo、Cu等，提高耐蚀等，提高耐蚀性。性。Q 盐酸中不锈耐蚀钢也不耐蚀，一般采用盐酸中不锈耐蚀钢也不耐蚀，一般采用Ni-Mo合金。合金。Q 强有机酸中，一般强有机酸中，一般Cr和和Cr-Ni不锈钢难以钝化，加入不锈钢难以钝化，加入Mo、Cu、Mn等，提高耐蚀性。等，提高耐蚀性。Q 在含在含Cl的介质中，加的介质中，加Mo提高抗点蚀的能力。提高抗点蚀的能力。 2 2 不锈耐蚀钢的组织不锈耐蚀钢的组织 一、一、Cr-Mn系不锈钢系不锈钢1、Fe-Cr-Mn相图相图1000时，单相时，单相相区仅溶解相区仅溶解14%Cr。

12、2 Cr-Mn-C-N钢中的组织：钢中的组织：要获得单相要获得单相，所需最少的，所需最少的C、N于钢中于钢中Cr之间的关之间的关系为：系为： C+N=0.078Cr-12.5N在钢中的溶解度取决于氮化物形成元素在钢中的溶解度取决于氮化物形成元素Cr和和Mn在在钢中的含量：钢中的含量： N=1/100Cr+Mn二、二、Cr-Ni系不锈钢系不锈钢Q 更多的合金元素可归纳为铬更多的合金元素可归纳为铬,镍当量对不锈钢组织的影响。镍当量对不锈钢组织的影响。 Q 铬铬,镍当量可由下列公式计算：镍当量可由下列公式计算： Q 铬当量由铁素体形成元素来确定：铬当量由铁素体形成元素来确定： Cr当量当量 = (C

13、r)+2(Si)+1.5(Mo)+5(V)+5.5(Al)+1.75(Nb)+1.5(Ti)+0.75(W) 镍当量由奥氏体形成元素确定：镍当量由奥氏体形成元素确定： Ni当量当量=(Ni)+(Co)+0.5(Mn)+0.3(Cu)+25(N)+30(C) 以上各元素均为重量百分比。以上各元素均为重量百分比。 Q 根据上述计算式算出的铬根据上述计算式算出的铬,镍当量数，在下图中求得其交点，镍当量数，在下图中求得其交点，根据交点所在相区，确定钢的相组成。根据交点所在相区，确定钢的相组成。三、不锈钢的分类三、不锈钢的分类 1、按化学成分分、按化学成分分 铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰不锈钢等。铬不锈钢

14、、铬镍不锈钢、铬锰不锈钢等。 2、按金相组织分、按金相组织分 马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体-铁素体不锈钢铁素体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。和沉淀硬化不锈钢。 3 3 不锈耐蚀钢的腐蚀特性不锈耐蚀钢的腐蚀特性 一、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀一、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 奥氏体不锈钢在热硝酸（浓度奥氏体不锈钢在热硝酸（浓度50-65%）、含铜盐和氧化铁）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸中产生晶间腐蚀。的硫酸溶液、热有机酸中产生晶间腐蚀。1、晶间腐蚀产生的原因、晶间腐蚀产生的原因（1 1）由钢中的碳引起的）由钢中的碳引起的Q如如下图下图。在。在550-800范围内停留会引起

15、晶间腐蚀，以范围内停留会引起晶间腐蚀，以650左右最敏感。左右最敏感。Q在晶界上析出连续网状富铬的在晶界上析出连续网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生引起晶界周围基体产生贫碳区，贫碳区，Cr低于低于12%，在许多介质中没有钝化能力，贫铬区，在许多介质中没有钝化能力，贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。成为微阳极而发生腐蚀。（2 2）相在晶界析出也会造成晶间腐蚀相在晶界析出也会造成晶间腐蚀Q 固溶的固溶的Mo和和Ti促进促进相在晶界析出，在晶界产生贫铬区。相在晶界析出，在晶界产生贫铬区。（3 3）钢中氮含量）钢中氮含量Q N0.16%，沿晶界析出，沿晶界析出Cr2N，增加晶间腐蚀倾向。，增加晶间腐

16、蚀倾向。（4 4）在氧化性介质中，奥氏体不锈钢经固溶处理也会）在氧化性介质中，奥氏体不锈钢经固溶处理也会发生晶间腐蚀发生晶间腐蚀Q 在热的浓硝酸加重铬酸盐溶液中，经在热的浓硝酸加重铬酸盐溶液中，经1050固溶处理后，杂质固溶处理后，杂质元素元素P和和Si在晶界偏聚。在晶界偏聚。2、消除晶间腐蚀的方法、消除晶间腐蚀的方法（1）在敏化温度范围长期加热，通过铬的扩散消除贫铬区。）在敏化温度范围长期加热，通过铬的扩散消除贫铬区。（2）降低奥氏体不锈钢中的碳含量。）降低奥氏体不锈钢中的碳含量。C0.03%，没有晶间腐，没有晶间腐蚀发生。如蚀发生。如00Cr18Ni10钢。钢。（3）加入强碳化物形成元素）

17、加入强碳化物形成元素Ti和和Nb，形成稳定的，形成稳定的TiC或或NbC。Ti或或Nb在钢中的含量分别为：在钢中的含量分别为：0.8%Ti5（C-0.02）1.0%Nb10（C-0.02）（4）钢中有）钢中有10-50%体积的体积的铁素体，可改善奥氏体不锈钢铁素体，可改善奥氏体不锈钢的晶间腐蚀倾向。的晶间腐蚀倾向。 铁素体在铁素体在500-800发生相间沉淀，发生相间沉淀，Cr23C6在在/相界相界一侧析出呈点状，排除了在奥氏体晶界析出一侧析出呈点状，排除了在奥氏体晶界析出Cr23C6，且，且相内铬的扩散系数比相内铬的扩散系数比相内高相内高1000倍，不致产生贫铬区。倍，不致产生贫铬区。二、不

18、锈钢的应力腐蚀二、不锈钢的应力腐蚀1、不锈钢应力腐蚀的介质特点、不锈钢应力腐蚀的介质特点Q 引起奥氏体不锈钢应力腐蚀的介质特点是含有氯离子。引起奥氏体不锈钢应力腐蚀的介质特点是含有氯离子。随随Cl-浓度升高，应力腐蚀破断时间缩短。浓度升高，应力腐蚀破断时间缩短。Q 在微酸性在微酸性FeCl2、MgCl2溶液中，氧促进应力腐蚀；在溶液中，氧促进应力腐蚀；在PH4-5的酸性介质中，的酸性介质中，H+浓度愈高，应力腐蚀破断时间缩浓度愈高，应力腐蚀破断时间缩短；在短；在PH4-5时，加入时，加入NO3-、I-及醋酸盐可抑制应力腐及醋酸盐可抑制应力腐蚀。蚀。2 2、应力对应力腐蚀的影响、应力对应力腐蚀的

19、影响Q 只有张应力才会引发应力腐蚀。在温度恒定时，应力愈只有张应力才会引发应力腐蚀。在温度恒定时，应力愈大，则破断时间愈短。如大，则破断时间愈短。如下图下图。Q 实际应力与屈服强度的比值愈大，应力腐蚀敏感度愈高。实际应力与屈服强度的比值愈大，应力腐蚀敏感度愈高。3、温度对应力腐蚀的影响、温度对应力腐蚀的影响Q 温度愈高，应力腐蚀破断时间愈短。温度愈高，应力腐蚀破断时间愈短。 含含Cl-的水溶液中，的水溶液中，80以以上才有应力腐蚀。上才有应力腐蚀。4、组织对应力腐蚀的影响、组织对应力腐蚀的影响Q Cr=15-28%的铁素体不锈钢对的铁素体不锈钢对Cl-引起的应力腐蚀不敏感。引起的应力腐蚀不敏感

20、。Q Cr18Ni9型奥氏体不锈钢对应力腐蚀敏感。型奥氏体不锈钢对应力腐蚀敏感。Q 含铁素体的复相不锈钢有低的应力腐蚀敏感度。含铁素体的复相不锈钢有低的应力腐蚀敏感度。Q 在不稳定奥氏体不锈钢中，形变引起的马氏体对应力腐蚀有害。在不稳定奥氏体不锈钢中，形变引起的马氏体对应力腐蚀有害。5、化学成分对应力腐蚀的影响、化学成分对应力腐蚀的影响Q Ni（Ni45%不产生应力腐蚀）、不产生应力腐蚀）、C、Si（2-4%）、）、Cu（2%）降低应力腐蚀敏感度；）降低应力腐蚀敏感度；Q N（0.04%）、）、Cr、Mo、P、As、Sb、Bi、Al、S促进应促进应力腐蚀敏感度。力腐蚀敏感度。 6、应力腐蚀的机

21、理、应力腐蚀的机理Q 应力腐蚀是应力和电化学腐蚀共同作用的结果，是滑移溶解机应力腐蚀是应力和电化学腐蚀共同作用的结果，是滑移溶解机制。制。Q 张应力引起位错沿滑移面运动移出表面，形成滑移台阶，破坏张应力引起位错沿滑移面运动移出表面，形成滑移台阶，破坏了表面钝化膜，裸露的台阶若来不及修补成完整的钝化膜，就了表面钝化膜，裸露的台阶若来不及修补成完整的钝化膜，就会发生阳极溶解，形成蚀坑，并继续发展，形成腐蚀裂缝，最会发生阳极溶解，形成蚀坑，并继续发展，形成腐蚀裂缝，最后导致穿晶断裂。后导致穿晶断裂。Q 层错能影响位错滑移方式，从而影响应力腐蚀敏感度。层错能层错能影响位错滑移方式，从而影响应力腐蚀敏感

22、度。层错能高的钢易于交滑移，引起滑移台阶小，钝化膜不易破坏，应力高的钢易于交滑移，引起滑移台阶小，钝化膜不易破坏，应力腐蚀敏感度低。腐蚀敏感度低。Q 如如Ni和和C，增高层错能。，增高层错能。u铁素体在形变时易发生交滑移，导致表面钝化膜破铁素体在形变时易发生交滑移，导致表面钝化膜破坏少，易于修补，因而降低不锈钢应力腐蚀敏感性。坏少，易于修补，因而降低不锈钢应力腐蚀敏感性。防止应力腐蚀的措施：l 采用硅含量为24或铜含量为2的钢种；l 将钢中氮含量降低到小于0.04，并尽量降低杂质含量；l 采用高纯度铁素体不锈钢；l 采用奥氏体铁素体复相钢，铁素体体积含量控制在5070。三、不锈钢的点腐蚀三、不

23、锈钢的点腐蚀 不锈钢在含Cl介质中，表面会出现点状凹坑，称为点腐蚀。不锈钢中的夹杂物、晶界析出相、晶界是点腐蚀容易发生的地方，这些地点表面钝化膜的均匀性受到破坏，使得Cl易于穿透这些地点的脆弱的钝化膜，并与钢的基体发生作用，从而破坏了钝化膜。 解决措施：铬和钼可提高钝化膜的稳定性，工业中可选用高铬和含钼的钢种，如Cr22Ni26Mo5Ti钢及w(N)在0.1%以上的钢种如00Cr22Ni12Mo2.5N钢，以及高纯的Cr26Mo1、Cr26Mo4钢。发展超低硫的钢种，如超低硫Cr18Ni8MoN钢，尽可能降低介质中的Cl的浓度。4 4 铁素体不锈钢铁素体不锈钢 由Fe-Cr相图可知，由于铬稳定

24、相的作用，在铬含量到达13时，铁铬合金将无相变，从高温到低温一直保持铁素体。又由于铬量到达12能耐蚀，故这类铁素体钢就成为铁素体不锈钢。 铁素体不锈钢的耐蚀性和抗氧化性均较好，特别是抗应力腐蚀性能较好，但机械性能（屈服强度比奥氏体不锈钢高，但冲击韧性低。）及工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构和作抗氧化钢使用。一、铁素体不锈钢的钢种和类型一、铁素体不锈钢的钢种和类型 （1）Cr13型型 如如0Cr13、0Cr13Al 等，常用作耐热钢；等，常用作耐热钢； （2）Cr16-19型型 如如Cr17、Cr17Ti、Cr17Mo1Nb等，可耐大气、等，可耐大气、淡水、稀硝酸介质腐蚀。淡水、稀硝酸介质

25、腐蚀。 （3）Cr25-28型型 如如Cr25Ti、Cr26Mo1、Cr28等，是耐强腐蚀介等，是耐强腐蚀介质的耐酸钢。质的耐酸钢。 二、铁素体不锈钢的脆性二、铁素体不锈钢的脆性 高铬铁素体钢的缺点是脆性大，其原因主要是：高铬铁素体钢的缺点是脆性大，其原因主要是：（1）粗大的原始晶粒）粗大的原始晶粒Q 这类钢铸态下组织粗大，不能通过加热冷却过程中的相变来细化，只能通过压力加工来碎化；Q 铁素体由于原子扩散快，有低的晶粒粗化温度和高的晶粒粗化速率；600以上开始粗化，奥氏体不锈钢为900。Q 解决办法：生产中将终锻温度或终轧温度控制在750或更低的温度；向钢中加少量钛，以Ti（C、N）阻止晶粒长

26、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。 （2）相相Q 按Fe-Cr相图，45Cr在820开始形成相。但实际生产中，由于铬钢中的显微偏析，17Cr的不锈钢就有可能形成相。相具有高的硬度(HRC68以上)，常常沿晶界分布，故引起很大的脆性，并可能促进晶间腐蚀。 （3）475脆性脆性 Q 高铬钢中，当含Cr15%时，在400500温度范围长时间加热后或在此温度范围内缓冷时，钢在室温下变得很脆。这个现象尤以475加热最甚，因而这种脆性被称为475脆性。 Q 475加热时，铁素体内的铬原子趋于有序化，形成许多富铬的铁素体(80%Cr、20%Fe)，它们与母相保持共格关系，引起晶格畸变和

27、内应力，此时，钢的强度升高，冲击韧性降低。（4）钢中含有）钢中含有C、N、O等杂质及夹杂物。等杂质及夹杂物。 三、铁素体不锈钢的热处理三、铁素体不锈钢的热处理 Q 铁素体不锈钢平衡组织为铁素体铬的碳化物。Q 碳化物析出时容易产生点腐蚀和晶间腐蚀，为了获得成分均匀的铁素体组织，减少碳化物析出，消除晶间腐蚀倾向，以及消除相析出和475脆性，铁素体不锈钢在热轧后常采用淬火、回火或退火热处理工艺。 5 5 奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢Q 奥氏体不锈钢是含有铬和较多的稳定奥氏体元素镍、锰、氮，使用状态为奥氏体的一种不锈钢。Q 它耐蚀性高，而且具有高的塑性、韧性和低温韧性，易于加工成形为各种形状的钢材，具有良

28、好的焊接性能、无磁性等。是用量最大的一类不锈钢，约占不锈钢总产量的2/3。Q 奥氏体不锈钢是以18Cr-8%Ni为典型成分而发展起来的。18Cr-8%Ni含量正好处于奥氏体有利于形成的成分范围。 一、典型钢种、性能及应用一、典型钢种、性能及应用 1、Cr-Ni系不锈钢系不锈钢Q典型钢种典型钢种:0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb、00Cr18Ni10、00Cr17Ni7Cu2、00Cr17Ni8SiCu2。Q含含Ni高的不锈钢高的不锈钢Ms点低，在极低温下保持单相奥点低，在极低温下保持单相奥氏体组织，具有良好的塑性和韧性，做液氮或更低氏体组织，具有

29、良好的塑性和韧性，做液氮或更低温度液体的压力容器。温度液体的压力容器。Q 影响Cr18Ni9型不锈钢强度和断面收缩率的表达式如下：s（MPa）=67.8+493N+354C+20Si+3.7Cr+14.5Mo+18.5V+4.5W+40Nb+26.2Ti+12.6Al+2.46+7.1d-1/2b（MPa）=447+847N+539C+37Si+1.7Ni+18.5Mo+77Nb+46.2Ti+18.5Al+2.2+12.6 t-1/2 元素为其质量分数；为铁素体的体积分数；d为晶粒平均截距（mm）；t为孪晶间平均距离（mm）。Q 铁素体形成元素的强化效应大于奥氏体形成元素。（如下图）Q =7

30、7+0.81Si+0.94Mn+1.3Cu+1.6Al-0.2Ni-6.6Nb+0.99 t-1/2-1.0 d-1/22、Cr-Mn-N系、系、Cr-Mn-Ni-N系不锈钢系不锈钢Q典型钢种：典型钢种：1Cr17Mn13N、1Cr18Mn8Ni5NQN的固溶强化使钢具有较高的屈服强度、塑性和的固溶强化使钢具有较高的屈服强度、塑性和韧性，性能优于韧性，性能优于Cr18Ni9型。适用于要求耐蚀的型。适用于要求耐蚀的同时又要求较高的屈服强度的零部件。同时又要求较高的屈服强度的零部件。3 3、亚稳奥氏体不锈钢、亚稳奥氏体不锈钢Q 典型钢种：典型钢种： 1Cr18Ni8、1Cr18Ni8Mo、Cr15

31、Mn14N。Q 在冷变形时发生部分马氏体转变，使钢在冷作硬化基础上又在冷变形时发生部分马氏体转变，使钢在冷作硬化基础上又加上马氏体强化。加上马氏体强化。Q 影响影响Ms和和Md点的统计经验方程为：点的统计经验方程为： Ms=1305-61.1Ni%-41.7Cr%-33.3Mn%-27.8Si%-1667（C+N） Md=413-9.5Ni%-13.7Cr%-8.1Mn%-9.2Si%-18.5Mo-462（C+N）Q 用来制作不锈弹簧，采用零下温度轧制和低温回火。用来制作不锈弹簧，采用零下温度轧制和低温回火。4、Cr-Ni-Mo-Cu系系v 典型钢种：典型钢种： 1Cr18Ni12Mo3Ti

32、、0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti、0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti、00Cr18Ni14Mo2Cu2等。等。v 适用于在非氧化性酸中工作的部件。适用于在非氧化性酸中工作的部件。5、Cr-Ni-Mo-N系系v 典型钢种：典型钢种： 00Cr22Ni22Mo2.5N、00Cr22Ni6Mo3N、Cr22Ni26Mo5Ti、Cr26Mo4等。等。v 用于在含卤族元素离子介质中，抗点腐蚀的钢，也用于耐海水用于在含卤族元素离子介质中，抗点腐蚀的钢，也用于耐海水腐蚀的海洋设备上。腐蚀的海洋设备上。6、Cr-Ni-Si系系v 典型钢种：典型钢种： 0Cr18Ni14Si4v 用于抗应力腐蚀用钢。用于抗

33、应力腐蚀用钢。二、奥氏体不锈钢的平衡组织及热处理二、奥氏体不锈钢的平衡组织及热处理 Q 18-8型奥氏体不锈钢平衡态组织为奥氏体铁素体碳化物复相组织，实际的单相奥氏体是通过固溶处理获得的。 Q 该类钢在高温有一个含碳量较宽的奥氏体相区，碳在奥氏体中溶解度随温度沿ES线变化。缓冷时沿ES线碳以合金碳化物的形式析出,主要为(Cr,Fe)23C6。缓冷至SK线以下还要发生相变，部分转变为，故平衡态时18-8奥氏体钢在室 温 下 的 组 织 是 + + C 。 当 加 热 到 E S 线 以 上 时 ，(Cr,Fe)23C6等又可完全溶入奥氏体，经淬火就可获得碳、合金等元素在相中过饱和的固溶体。 Q

34、固溶处理时的加热温度必须高于碳化铬的溶解温度。 6 6 马氏体不锈钢马氏体不锈钢 马氏体不锈钢含马氏体不锈钢含12-18Cr, 和铁素体不锈钢相比，和铁素体不锈钢相比，其成分特点是：其成分特点是：Q 铬的上限含量较低；还含有一定量的碳和镍等相稳定化元素。这类高铬钢在加热时有较多或完全的相出现；又因稳定化元素含量不多，Ms点在室温以上，故淬火冷却能产生马氏体, 因此称为马氏体类不锈钢。 Q 这类钢的耐蚀性、塑性、焊接性较奥氏体、铁素体不锈钢要差，但由于它有较好的机械性能和耐蚀性的结合，所以是机械工业中广泛使用的一类钢。用于制造机械零件、医用手术工具、测量工具、不锈轴承、弹簧等。 一、典型钢种、成

35、分和应用一、典型钢种、成分和应用 1、低碳的13Cr钢 如1Cr13、2Cr13，可用于制造汽轮机叶片、抗弱腐蚀介质并承受冲击的零件，如螺栓、螺母等机械结构件。 2、低碳的17Cr-2%Ni钢 如1Cr17Ni2等，可用于制造高强度耐蚀件。3、中碳的13Cr钢 如3Cr13、4Cr13，可用于制造耐磨的零件如阀门零件、轴承、弹簧和医用手术刀等。4、高碳的18Cr钢 如9Cr18等，可用于制造轴承和手术工具等。v 典型马氏体不锈钢的牌号和成分如下表所示。 二、马氏体不锈钢的热处理二、马氏体不锈钢的热处理 1 1、软化处理、软化处理 钢经锻轧后，由于空冷即会产生马氏体转变，使锻件变硬，在锻件表面产

36、生裂纹，同时也不易切削加工。因此这类钢锻后应缓冷，并及时进行软化处理。v 高温回火：将锻件加热到700800保温2h6h后空冷，使马氏体转变为回火索氏体，从而降低硬度。v 完全退火：将锻件加热到840900（常用860），保温2h4h后，以小于25/h的冷却速度冷却（可控炉冷）到600以后在空冷，这时1Cr13、2Cr13的硬度可降低到170HB以下；3Cr13、4Cr13可降低到217HB以下。退火后的组织是铁素体基体上分布着碳化物晶界上网状分布着碳化物。 2 2、调质处理、调质处理一般不锈钢结构件（如1Cr13、2Cr13），常用调质处理，以获得高的综合机械性能。Q 淬火加热温度：1Cr13： 9801050；2Cr13：9501150Q 对于小件、薄壁件，淬火冷却可用空冷、风冷；对于中小件可用油冷； 1Cr13淬火后的硬度约为43HRC；2Cr13为50HRC左右。Q 回火温度：通常1Cr13为