不锈耐酸钢精品课件

1、不锈耐酸钢第1页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日主要内容 耐蚀性? 成分？合金化？ 组织？ 环境（介质）？ 不锈钢钢种如何选择？第2页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日5.1 钢的耐蚀性1. 化学腐蚀2. 电化学腐蚀第3页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日提高钢耐腐蚀性能的途径主要有： （1）形成稳定保护膜，Cr、Al、Si有效。 （2）固溶体电极电位或形成稳定钝化区Cr、Ni、Si：Ni贵而紧缺，Si易使钢脆化，Cr是理想的。 （3）获得单相组织 Ni、Mn 单相奥氏体组织。 （4）机械保护措施或复盖层，如电镀、发兰、涂漆等方法。

2、 第4页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日3. 阳极极化引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为阳极极化. 主要是由于阳极表面形成保护膜，阻碍阳极金属离子进入溶液，降低了阳极表面电荷密度。4. 钝化钢表面由于形成保护膜, 从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象, 称为钝化现象.第5页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日5. 阴极极化阴极电位由正向负方向降低称为阴极极化. 阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来的电子，造成阴极电子堆积，阴极表面电荷密度升高，导致阴极电位降低。 第6页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日图 具有活化-钝化

3、转变金属的阳极极化曲线第7页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日三个不同的电化学行为区： 1）活化区（A） 2）钝化区（P） 3）过钝化区（T） P 称为初始钝化电位IP 称为临界电流 由于极化作用，阳极电位升高，当阳极达到最大电流IP时，阳极电位为P ，此时产生了阳极钝化，阳极过程受到了极大的阻滞，电流IP突然下降到最小值Imin。 第8页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日在很宽的阳极电极范围内保持Imin的腐蚀电流，此时阳极处于钝化区（P）阳极电位升高超过T后，腐蚀电流又增加，这种现象称为过钝化， 称为过钝化电位 (击穿电位) 影响阳极和阴极极化曲线相

4、对位置的主要因素有两方面： 1）合金的成分； 2）介质。第9页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日一个交点A：稳定的活化区，ANi 30倍）；C 提高，强度提高；但C与Cr形成碳化物，降低耐蚀性。 一般在不锈钢中C0.4%, 多在0.1-0.2%。如： 2Cr13 （0.2%C）; 0Cr17Ti （C0.08%）; 00Cr18Ni10（C0.03%） 只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高C： 如 9 Cr18 第15页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日Mn，N 提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。Mo 提高不锈钢的钝化能力，扩大其钝化介质范围（浓硫酸、稀

5、盐酸、磷酸和有机酸），且能阻止点腐蚀倾向。 含Mo的钝化膜：Fe2O3-Cr2O3-MoO3，致密，稳定性好，能防止Cl-穿透。Cu 少量加入可有效地提高不锈钢在硫酸及有机酸中的耐蚀性。第16页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日Si 提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。 Mo, Cu, Ni, Si复合加入 如在Cr18Ni9中加入Mo,Cu,Ni后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围 。Ti, Nb 在Cr-Ni奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀倾向，加入Ti或Nb（固C） ，可防止晶间腐蚀。第17页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日

6、5.3 不锈钢的组织与分类不锈钢中的合金元素可分为两类: 扩大相区： C, N, Ni, Mn, Cu等; 缩小相区： Cr, Si, Ti, Nb, Mo等; 谁占优势，就易形成以或为基体的不锈钢组织；如果稳定元素其作用程度还不足以使钢的Ms点降到室温以下，则高温冷却时会发生M转变。 第18页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日为了简便起见，表明不锈钢的实际成分和所得组织的关系，制成铬当量Cr-镍当量Ni图（适合于Ni-Cr系）。钢中铁素体形成元素折合成铬的作用，奥氏体形成元素折合成镍的作用。 Ni =Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu Cr =Cr+Mo+

7、2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+ 5V+0.75W可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织. 第19页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日Cr与Ni状态图（焊后冷却）第20页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日不锈钢的分类 根据不锈钢的基本组织，可将它分为五类：M不锈钢 Cr13型 ，Cr17Ni2 ，9Cr18 F不锈钢 0Cr17Ti, Cr25Ti, Cr26Mo1 A不锈钢 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti,A-F不锈钢 Cr21Ni5Ti, 00Cr22Ni5Mo3N 沉淀硬化不锈钢：在马氏体基体上析出金属间化合物，产生沉淀

8、强化第21页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日5.4 不锈耐酸钢的腐蚀特性?晶间腐蚀应力腐蚀点腐蚀 图示 各种腐蚀类型 第22页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日（一）奥氏体不锈钢的晶间腐蚀1. 现象 奥氏体不锈钢焊接后,焊缝及热影响区(550-800）在许多介质中产生晶间腐蚀。 介质：热浓硝酸（50-65%）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等2. 形成原因 贫铬理论 奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区，贫铬区的宽度约10-5cm，Cr12%。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。

9、第23页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日3. 影响因素 C%：C0.03%时无晶间腐蚀;化学成分：加入Ti, Nb固C，使奥氏体内固溶的C800时K重溶；T35%）； 3）采用高纯度15-25%F不锈钢；4）采用奥氏体和铁素体（50-70%）双相钢。第29页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日（三）不锈钢的点腐蚀1. 现象 不锈钢在含Cl-离子介质中表面会出现点状凹坑腐蚀，称为点腐蚀。2. 主要原因 主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。3. 影响因素 1）含有Cl-、Br 等，易于产生点腐蚀; 去极化作用的阳离子Fe3+、Cu2+等，有加速点腐蚀作用

10、2）夹杂物（MnS）、晶界析出相（相）、晶界等容易发生点腐蚀-易破坏钝化膜的均匀性 。第30页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日4. 预防措施1）尽可能降低介质中的Cl-浓度;2）选用高Cr和含Mo钢种，钝化膜稳定性提高, 如 Cr22Ni26Mo5Ti; Cr26Mo1; Cr26Mo4 有时用Cr%+Mo%量来衡量抗点蚀指标3）加入（提高）Ni，也可提高抗点蚀能力。4）含N不锈钢的击穿电位B值较正，当钢中N0.3%，不 发生点腐蚀。如 00Cr18Ni12Mo2.5N。第31页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日5.5 不锈钢种类一、铁素体不锈钢 1.

11、 主要有三种类型： （1）Cr13型 如0Cr13、0Cr13Al、0Cr11Ti等； （2）Cr17型 如1Cr17、0Cr17Ti、1Cr17Mo等； （3）Cr25-30型 如1Cr28、1Cr25Ti、00Cr30Mo2等。 第32页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日基本特点含碳量15Cr时，随Cr其脆化倾向也。在400525长时间加热或缓慢冷却时，钢就变得很脆, 以475加热为最甚原因:在脆化T范围内长期停留时，铬有序化相，与母相共格大内应力。AK（3）金属间化合物相的形成 相具有高硬度，有大的体积效应，且常沿晶界分布，所以使钢产生了很大的脆性 第35页，共50页

12、，2022年，5月20日，0点54分，星期日二、马氏体不锈钢 这类钢主要含1218%Cr，淬火冷却能产生M。 （一）马氏体不锈钢的成分和组织特点 马氏体不锈钢可分为三类： （1）Cr13型，有1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等钢号； （2）高碳高铬钢，如9Cr18、9Cr18MoV等； （3）低碳17% Cr-2%Ni钢，如1Cr17Ni2。第36页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日1Cr13：M+F2Cr13：M3Cr13：M4Cr13：M+K类似于调质钢制造不锈结构件类似于工具钢制造耐蚀工具（手术刀等）第37页，共50页，2022年，5月20日，0点54分

13、，星期日（二）马氏体不锈钢的热处理特点 常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质处理和淬火+低温回火。软化处理软化处理有两种方法： 一是进行高温回火，将锻轧件加热至700800保温26小时后空冷，使马氏体转变为回火索氏体。 另外也可以采用完全退火。第38页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日调质处理 1Cr13、2Cr13常用于结构件调质。因为铬抗回火性和AC1点，所以调质回火温度也相应.通常为640700。 回火后应采用油冷 ?淬火低回 3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工具，所以采用淬火低温回火。T淬在10001050，为减少变形，可用硝盐分级冷却。组织为马氏体+

14、碳化物+少量AR第39页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日三、奥氏体不锈钢（1）特点 与 F 或 M - F不锈钢相比， 1）有很高耐蚀性（主要在氧化性酸如HNO3）； 2）高塑性，易于成形（板、带、管、丝、材）； 3）焊接性能较好（无相变）； 4）韧性和低温韧性好，无冷脆倾向； 5）可用作550热强钢（奥氏体的T再高）； 6）价格贵；容易加工硬化，切削加工性不好； 7）导热性差，加热和冷却时要注意。 第40页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日（2）主要钢种18-8型铬镍 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9, 1Cr18Ni9Ti, 0Cr18Ni18Mo2

15、Cu2Ti 00Cr18Ni12Mo2Ti Cr-Mn-N, Cr-Ni-Mn-N型 A或A-F不锈钢 如 Cr17Mn9, 0Cr17Mn13Mo2N, 1Cr18Mn8Ni5N 其中有许多复相钢（+Mo,Nb,Cu），提高了抗晶间腐蚀和抗应力腐蚀的能力。 第41页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日A不锈钢可分为组织稳定与亚稳大类1）稳定A不锈钢 具有低的屈服强度和高的塑性、韧性，低的韧脆转化温度。影响其强度的因素之一是合金元素的固溶强化。2）亚稳A不锈钢 用来制造不锈弹簧。 可实行零下轧制（大变形量下要发生马氏体转变），有较好的强化效果。 第42页，共50页，2022年

16、，5月20日，0点54分，星期日四、高强度不锈钢一般在马氏体基体上产生沉淀强化的方法。+Mo, Ti, Al 形成 新沉淀强化相。如 Fe2Mo, Ni3Mo, Ni3Ti, Ni3Al等。根据基体和热处理工艺，沉淀硬化不锈钢可分为两类： 1) 马氏体沉淀硬化不锈钢 2) 半奥氏体沉淀硬化不锈钢 第43页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日（1）马氏体沉淀硬化不锈钢在Cr17Ni6的基础上通过降Cr增Ni以消除铁素体，并加入Mo,Al,Ti,Nb等强化元素。高温奥氏体化后发生马氏体转变；在425-600范围内时效，析出金属间化合物时效强化。可在固溶处理后精加工，然后再时效强化

17、。这类钢有良好的工艺性能和低的加工费用。存在475脆性和高温回火脆性。 第44页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日（2）半奥氏体沉淀硬化不锈钢在Crl7Ni7钢的基础上加入强化元素发展起来的。Mo、Ni、Al等形成金属间化合物，在M基体上析出产生沉淀强化。钢经固溶处理后，在室温下为奥氏体及少量铁素体组织。这类钢要获得马氏体，要通过热处理（冷处理加大变形量变形） ;在475脆性和高温回火脆性，要限制其使用温度（12%，如Cr13型。在氧化性硝酸中，Cr16%，才有较高的钝化能力，如高铬不锈钢。 在稀硫酸等非氧化性酸中，一般的Cr不锈钢和Cr18Ni9型不锈钢难以达到钝化状态，

18、不耐蚀；+Ni, Mo, Cu，提高钝化能力。如1Cr18Ni12Mo2Ti, 0Cr18Ni18Mo2Cu2Ti在盐酸或含Cl-离子中，加入Mo、Cr ，形成MoOCl2 保护膜，也可防止点腐蚀。在强有机酸中，须在铬（镍）不锈钢中加入Mo, Cu, Mn，N等，提高钝化能力。如 1Cr17Mn13Mo2N, 1Cr17Mn13Mo2CuN等。第46页，共50页，2022年，5月20日，0点54分，星期日二、钢种选择Cr18Ni9型奥氏体不锈钢是用量最大的一类不锈钢 （化工、石油、航空） 1）对不要求焊接的零件，可直接选用 1Cr18Ni9或0Cr18Ni9钢； 2）焊接用钢，一种是以Ti、Nb作C稳定剂的1Cr18Ni9Ti或 0Cr18Ni9Nb钢；另一种是超低C的00Cr18Ni10