不锈钢基础知识问答.docx

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不锈钢基础知识问答

不锈钢基础知识问答

1．什么是不锈钢？

答：

不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称。

在材料科学领域中，将Cr含量大于12%，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钢，对在酸碱盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称为耐酸钢。

2．不锈钢是如何分类的？

答：

常用的不锈钢的分类方法主要有：

1）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、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

2）按钢的化学成分分类可分为：

Cr不锈钢、Cr-Ni不锈钢、Cr-Mn-N-Ni不锈钢、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。

3）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、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。

3．什么是马氏体不锈钢？

马氏体不锈钢是如何分类的？

答：

马氏体不锈钢可以通过热处理对其性能进行调整，是可以硬化的不锈钢。

根据钢中合金元素的差别，可分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢，对于马氏体铬不锈钢又可分为低碳、中碳和高碳三种类型。

4．Cr和C对马氏体不锈钢有何影响？

常用的马氏体不锈钢有哪几种？

答：

铬是铁素体形成元素，碳使奥氏体相区扩大，是奥氏体形成元素，铬与碳对马氏体不锈钢交互作用，互相制约。

1）铬的影响

铬能提高其淬透性，在淬火和回火条件下，铬的增加使稳定的铁素体量增加，降低了钢的硬度和强度，但在退火条件下，铬的增加，硬度和强度随之增加，铬是目前使钢钝化并赋予良好耐蚀性和不锈性的唯一有工业使用价值的元素，随铬含量的增加，耐大气腐蚀和耐蚀性增加，铬还增加了钢的抗氧化性。

2）碳的影响

对马氏体不锈钢，因其铬含量已使奥氏体相区封闭，为产生马氏体相变，钢中的碳含量就起着很重要的作用，一般在0.1—1.0%之间，在铬含量一定的前提下，钢中碳含量的提高，淬火后硬度提高，但塑性下降。

碳对马氏体不锈钢的耐蚀性有不利的影响。

常用的马氏体不锈钢有：

1Cr13（半马氏体不锈钢）、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18、1Cr17Ni2、0Cr13Ni5Mo等。

5．什么是铁素体不锈钢？

铁素体不锈钢是如何分类的？

答：

铁素体不锈钢系指铬含量在11-30%，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。

铁素体不锈钢可根据钢中的铬含量不同大致分为Cr11-15%，Cr16-20%，Cr21-30%三类，也可以分为普通铁素体不锈钢和超纯铁素体不锈钢。

6．铬、钼元素在铁素体不锈钢中的作用是什么？

铁素体不锈钢有何特性？

常用的铁素体不锈钢有哪些？

答：

铬是使铁素体不锈钢具有铁素体组织并具有良好耐蚀性的主要元素，随铬含量的增加，将加速钢中α相和σ相的形成和沉淀，并使钢的晶粒更加粗大，致使其脆化倾向增加，但铬使表面迅速形成氧化铬的钝化膜，这层膜非常致密和稳定，即使一旦被破坏也能迅速修复。

钼元素使铁素体不锈钢更易获得纯铁素体组织，通过固溶强化可使其硬度、强度提高，塑性下降，钼更重要的作用是提高钢的耐蚀性，特别是耐点蚀性和耐缝隙腐蚀性能。

铁素体不锈钢除具有不锈钢耐一般腐蚀性外，其耐氯化物应力腐蚀、耐点腐蚀、耐缝隙腐蚀等耐局部腐蚀性能优良，铁素体不锈钢强度高，冷作硬化倾向小，但也存在室温、低温韧性差，缺口敏感性高，对晶间腐蚀比较敏感等缺点。

常用的铁素体不锈钢有：

0Cr12Ti、0Cr13、0Cr13Al、1Cr17（Ti）、0Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti、0Cr18Mo2、00Cr18Mo2、1Cr25Ti、00Cr26Mo、00Cr30Mo2等。

7．简述什么是奥氏体不锈钢及其特性？

答：

奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢类，其生产量和使用量均占不锈钢总量的70%，目前我国常用的奥氏体钢号有40多个。

奥氏体不锈钢在多种腐蚀介质中具有优秀的耐蚀性和综合力学性能，同时工艺性能和可焊性能优良，因而应用领域也十分广泛，但由于其强度和硬度较低，不适用于承受较重载荷及对硬度、耐磨性要求较高的领域。

8．碳、镍元素在奥氏体不锈钢中的作用是什么？

常用的奥氏体不锈钢钢种有哪些？

答：

碳的作用是：

碳是强奥氏体形成元素，形成奥氏体能力是镍得30倍，碳同时也是间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度，但一般对于奥氏体不锈钢碳被认为有害元素，主要由于在一些使用条件下，碳与钢中的铬形成高铬碳化物，从而导致局部的贫铬，使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。

镍的作用是：

镍是奥氏体不锈钢中的主要合金元素，它形成并稳定奥氏体，使其获得完全的奥氏体组织，从而使钢具有良好的强度、塑韧性配合和良好的冷热加工性、可焊性、热力学稳定性，一般镍的加入，可降低强度，提高塑性和韧性，降低冷加工硬化倾向和提高其热加工性能。

常用的奥氏体不锈钢有：

1Cr18Ni9Ti、0-1Cr18Ni90-1Cr19Ni900Cr19Ni1000Cr19Ni110Cr18Ni10Ti0Cr18Ni12Mo2Ti0Cr17Ni12Mo200Cr19Ni1000Cr19Ni1100C17Ni14Mo200Cr19Ni13Mo3等.

9．什么是双相不锈钢？

双相不锈钢有何特性？

常用的双相不锈钢有哪些？

答：

双相不锈钢是指其组织主要由奥氏体相和铁素体相或马氏体相中的任何一相所组成的不锈钢。

一般将马氏体同奥氏体或铁素体相所组成的不锈钢称为半马氏体不锈钢，通常所称的双相不锈钢为奥氏体和铁素体组成的双相不锈钢。

双相不锈钢的主要特性：

兼有奥氏体和铁素体的特征，由于奥氏体相的存在，降低了高铬铁素体不锈钢的脆性，防止了晶粒长大倾向，提高了奥氏体不锈钢的室温强度，尤其是屈服强度，降低了线膨胀系数和焊接热裂纹的倾向，同时大大提高了钢的耐晶间腐蚀、抗氯化物应力腐蚀和腐蚀疲劳等性能。

双相不锈钢的热塑性受两相比例、性质和形态分布的影响较大，因此与单相不锈钢相比，热塑性较差。

常用的双相不锈钢主要有：

0--1Cr21Ni5Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2（N）、00Cr22Ni5Mo3（N）、00Cr26Ni6Ti等。

10．氮对马氏体、奥氏体、铁素体和双相不锈钢的影响是什么？

答：

氮对马氏体不锈钢的影响：

随氮含量的增加，钢的强度和硬度提高，韧性降低，但氮的加入，在一些条件下有利于提高钢的耐蚀性。

氮对铁素体不锈钢的影响：

氮对于铁素体不锈钢，除了能使其强化外，铁素体不锈钢性能的几乎所有缺点，如脆性转变温度高、缺口敏感性大、焊后耐蚀性下降等都与钢中的氮有关，同时随铁素体不锈钢中氮含量的增加，冲击韧性下降，且对其耐蚀性能也是有害的，因此氮对于铁素体不锈钢来说属于有害元素。

氮对奥氏体不锈钢的影响：

氮由于是强奥氏体形成元素，因此可节镍，也可作为固溶强化的元素，提高奥氏体不锈钢的强韧性，氮的加入还可很大程度提高钢的耐蚀性，特别是耐晶间腐蚀性能、耐点腐蚀性能和耐应力腐蚀性能，氮合金化奥氏体不锈钢的研究已成为一门热门课题。

氮对双相不锈钢的影响：

在双相不锈钢中，高温下氮稳定奥氏体的能力比镍大，因此，氮的重要作用是防止焊后出现单相铁素体，氮作为间隙元素其固溶强化的作用也比较大，氮还能显著提高双相不锈钢的耐局部腐蚀性能，因此，含氮的第二代双相不锈钢将会有越来越大的应用前景。

11．什么是敏化态晶间腐蚀？

防止的措施是什么？

答：

奥氏体不锈钢在经过480-850℃左右加热后，在某些腐蚀环境中使用，会产生晶间腐蚀，甚至在极端情况下能变成粉末，造成较大的工程事故，其产生的主要原因是碳在奥氏体中的固溶度随温度有较大的变化，如在1100℃，约可固溶0.08—0.15%C，在敏化温度范围，其碳的固溶度降为0.03%，此时就易于沿晶界析出富铬的碳化物（Cr23C6），造成晶界邻接区的铬含量迅速降到耐蚀界限之下，因而造成晶间腐蚀。

防止的措施：

1）降低钢中的碳含量

2）添加稳定化元素如Ti、Nb

12．什么是非敏化态晶间腐蚀？

产生的原因和解决的办法是什么？

答：

奥氏体不锈钢在固溶处理后，晶粒间并不存在富铬的碳化物等任何其他相的情况下，在某些特定的介质条件下，也会发生的晶间腐蚀。

非敏化态晶间腐蚀主要发生在一些强氧化介质中，造成的原因主要是P、Si等元素在晶粒边界的偏聚，解决的办法是采用高纯型和高Si型不锈钢。

13．什么是475℃脆性？

产生的原因是什么？

答：

含铬量超过12%的铁素体不锈钢，加热到340--540℃时，经过保温一定时间后，钢的硬度增加，冲击韧性显著降低，尤其是475℃时，这种情况最为严重，一般称为475℃脆性。

通常铬含量越高，缺口尖锐度越大，发生这种脆性的时间越短。

产生的原因：

由于富铬（61-83%）的σ相的沉淀析出所致，σ相的析出不仅带来脆性，而且显著降低钢的耐蚀性。

14．什么是Cr/Ni？

Cr含量和Ni含量如何计算？

答：

在奥氏体不锈钢中，除主要元素Cr、Ni外，还含有很多其它元素，如为提高耐蚀性而加入的钼、硅、钒等，为节镍而加入的Mn、N等，为改善晶间腐蚀而加入Ti、Nb等，也含有因工艺因素不可避免的带入的元素如：

C、Mn、S、P等，这些元素中，一类是铁素体形成元素，如：

Cr、Mo、Si、Ti、Nb等，一类是奥氏体形成元素，如：

C、N、Ni、Mn等，著名的Scheeffler图给出了Cr当量和Ni当量的计算：

Creq=%Cr+%Mo+1.5%Si+0.5%Nb

Nieq=%Ni+30（C+N）+0.5Mn

生产中常用的铬镍比应该是铬当量与镍当量的比值，但为操作方便，一般只简单地用铬含量与镍含量的比值来代替。

15．什么是耐热不锈钢？

耐热不锈钢是如何分类的？

常用的耐热不锈钢有哪几种？

答：

一般把既考虑材料的耐蚀性又考虑材料的抗氧化性，常用于中高温状态的不锈钢叫耐热不锈钢。

耐热不锈钢一般可分为Cr12%型中合金叶片用热强钢和炉用耐热不锈钢。

Cr12%型中合金叶片用热强钢以其优良的综合性能，较好的热强性、耐蚀性等被广泛应用于制造汽轮机叶片、汽缸密封环、转子、水轮机叶片、航空发动机叶片等，主要钢号有：

1Cr13、2Cr13、1Cr11MoV、1Cr12WmoV、1Cr12Mo、1Cr13Mo等。

炉用耐热不锈钢大多属抗氧化钢，主要包括铁素体和奥氏体钢，不仅要求较高的抗氧化性、抗高温腐蚀性，还要求较高的高温强度，使用温度400-1200℃，一般450-900℃称为热强钢，550-1200℃称为抗氧化钢。

主要钢号有：

0Cr12Ti、0Cr13Al、1Cr20Ni14（Si2）、1Cr23Ni18、1Cr18Ni12Ti、0-1Cr25Ni20（Si2）等。

16．什么是稳定化不锈钢？

什么是稳定化处理？

答：

为解决奥氏体不锈钢敏化态晶间腐蚀问题，一条重要措施就是在钢中加入稳定的碳化物形成元素如Ti和Nb，从而大大地降低了奥氏体中固溶碳的浓度，使钢在敏化温度加热时，很少有富铬的碳化物沿晶界析出，习惯上称这类不锈钢为稳定化不锈钢。

而将在TiC和NbC最易最形成的温度进行保温处理，称之为稳定化处理。

17．Ti和Nb在奥氏体不锈钢中的作用是什么？

答：

奥氏体不锈钢中的Ti和Nb，主要作为稳定化元素加入，以防止敏化态晶间腐蚀的发生。

奥氏体不锈钢中的碳在加热到一定温度时，会固溶到奥氏体中，形成过饱和奥氏体，但在再加热过程中，碳便以Cr23C6的碳化物形式从奥氏体中沉淀出来，导致晶界铬的贫化，造成晶间腐蚀。

由于钛和铌与碳的亲和力远大于铬，向奥氏体不锈钢中加入一定量的Ti和Nb，优先与铬形成TiC和NbC，防止或减少了铬碳化物的形成，从而避免或减轻了敏化态晶间腐蚀的发生。

含N不锈钢中加入Nb，还能起到稳定其性能的作用。

18．衡量铁素体不锈钢成型性的指标是什么？

答：

可用平均塑性应变比r和平均加工硬化系数n来衡量，一般希望这些数据越高越好。

19．AOD法和VOD法