不锈钢热处理知识 3.docx

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不锈钢热处理知识 3.docx

不锈钢热处理知识3

敏化处理：

18-8钢系列的奥氏体不锈钢在450℃～850℃（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。

这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。

奥氏体不锈钢在经400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。

该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。

（2）固溶热处理：

将奥氏体不锈钢加热到1100℃左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。

不同的不锈钢固溶化的温度烧有不同, 304,316等奥氏体不锈钢一般是1050℃,奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点,可到1150℃.

固溶热处理：

这种热处理方法为固溶热处理。

固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。

后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1100℃。

我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充。

在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体），容易引起耐蚀性的下降。

ASME标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理

（3）稳定化处理：

为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物。

这是因为Ti（或Nb）能优先与碳结合，形成TiC（或NbC），从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），起到了牺牲Ti（或Nb）保护Cr的目的。

含Ti（或Nb）的奥氏体不锈钢（如：

1Cr18Ni9Ti，1Cr18Ni9Nb）经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机械性能。

稳定化处理：

为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如Ti和Nb），在加热到875℃以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于Ti和Nb能优先与碳结合，形成TiC或NbC），大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量），从而起到了牺Ti和Nb保Cr的目的。

经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的综合机械性能。

（4）所以，有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理

不锈钢材料常识

1.什么是不锈钢？

不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（wCr）大于12%合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈的特性。

这是由于在这类钢中含有一定量的铬合金元素，能使钢材表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界质隔离而不发生化学作用。

在这类钢中，有些除含较多的铬（Cr）外，还匹配加入较多的其他合金元素，如镍（Ni），使之在空气中、水中、蒸汽中、都具有很好的化学稳定性，而且在许多种酸、碱、盐的水溶液中也有足够的稳定性，甚至在高温或低温环境中，仍能保持其耐腐蚀的优点。

2.不锈钢分类方法有几种？

按主要化学组成分铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。

按金相组织分为：

铁素体（F）型不锈钢、马氏体（M）型不锈钢、奥氏体—铁素体（A—F）型双相不锈钢、奥氏体—马氏体（A—M）型双相不锈钢和沉淀硬化（PH）型不锈钢。

（1）铁素体型不锈钢F铁素体具有磁性，它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在11.5%～32.0%范围内。

但是碳的含量极低<0.2%,不可淬火。

随着铬含量的提高，其耐酸性也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。

（2）马氏体型不锈钢M其显微组织为马氏体，马氏体不锈钢同样也具有磁性，这类钢中铬的质量分数为11.5%-18.0%但碳的质量分数最高达0.6%。

碳含量增高，提高了钢的强度和硬度。

在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其耐蚀性。

这类钢具有一定的耐蚀性和较好的热稳定性以及热强性，可以作为温度低于700℃以下长期工作的耐热钢使用。

它广泛用来制造对韧性和冲击韧度要求较高的零件，如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械。

（3）奥氏体型不锈钢F其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中（17—26%）添加适当的镍（镍的质量分数为8%-25%）而形成的，具有奥氏体型不锈钢不能利用热处理使晶粒细化，也不能经过淬火来提高其硬度。

这类钢的冷加工硬化程度高，通常没有磁性，经过冷作可在钢内析出少量铁素体或马氏体的组织，会出现少量磁性。

奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。

奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。

其抗拉强度在温度15～800范围内增大较快，温度进一步降低时则变化缓慢，而屈服强度有增长是较为均匀的。

更重要的是：

随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。

（4）其他特殊材料的应用领域开发出特殊材料。

例如:

所说的奥氏体一铁素体型双钢,

其显微组织为奥氏体加铁素体。

它含有18-25%的铬，4-7%的镍以及4%的钼。

镍、镍-铜、镍-铬以及其他以镍-铬为基础的特殊不锈钢也属于此类。

此类特殊材料具有特殊的特性，有固定的材料名称，如ronifer,Nikrofer,AIIoy,ferrotherm,HasteIIoy,IncoIoy,InconeI,MoneI。

这些材料也有属材料号及其化学成份。

3.中国与世界各地区不锈钢钢号近似对照

No.

中国GB

中国台湾GNS

日本JIS

韩国KS

印度IS

美国

加拿大CSA

墨西哥DGN

澳大利亚AS

ASTM

UNS

奥氏体型不锈钢

1Cr17Mn6Ni5N

201

SUS201

STS201

10Cr17Mn6N4N20

201

S20100

201

201--2

1Cr18Mn8Ni5N

202

SUS202

STS202

202

S20200

202

1Cr17Ni7

301

SUS301

STS301

10Cr17Ni7

301

S30100

301

1Cr18Ni9

302

SUS302

STS302

302

S30200

302

Y1Cr18Ni9

303

SUS303

STS303

303

S30300

303

Y1Cr18Ni9Se

303Se

SUS303Se

STS303Se

303Se

S30323

303Se

0Cr19Ni9

（0Cr18Ni9）

304

SUS304

STS304

07Cr18Ni9

304

304II

S30400

304

00Cr19Ni10

（00Cr18Ni10）

304L

SUS304L

STS304L

02Cr18Ni11

304L

S30403

304L

0Cr19Ni19N

304N1

SUS304N1

STS304N1

304N

S30451

0Cr19Ni10NbN

304N2

SUS304N2

STS304N2

XM21

S30452

00Cr18Ni10N

304LN

SUS304LN

STS304LN

304LN

S30453

1Cr18Ni12

（1Cr18Ni12Ti）

305

SUS305

STS305

305

S30500

305

0Cr23Ni13

309S

SUS309S

STS309S

309S

S30908

309S

0Cr25Ni20

（1Cr25Ni20Si2）

310S

SUS310S

STS310S

310S

S31008

310S

0Cr17Ni12Mo2

316

SUS316

STS316

04Cr17Ni12Mo2

316

S31600

316

0Cr18Ni12MoTi

04Cr17Ni12Mo2Ti20

316Ti

S31635

316Ti

00Cr17Ni14Mo2

316L

SUS316L

STS316L

02Cr17Ni12Mo2

316L

S31603

316L

0Cr17Ni12Mo2N

316N

SUS316N

STS316N

316N

S31651

00C17Ni13Mo2N

316LN

SUS316LN

STS316LN

316LN

S31653

0Cr18Ni12Mo2Cu2

316J1

SUS316J1

STS316J1

00Cr18Ni14Mo2Cu2

316J1L

SUS316J1L

STS316J1L

0Cr19Ni13Mo3

317

SUS317

STS317

317

S31700

317

1Cr18Ni12MoTi

304不锈钢；

C≤0.08Cr18.0～20.0Ni8.00～10.50

屈服强度（N/mm2）≥205

抗拉强度≥520

延伸率（%）≥40

硬度HB≤187HRB≤90HV≤200

密度7.93g·cm-3

比热c（20℃）0.502J·（g·C）-1

热导率λ/W（m·℃）-1（在下列温度/℃）

20100500

12.116.321.4

线胀系数α/（10-6/℃）（在下列温度间/℃）

20～10020～20020～30020～400

16.016.817.518.1

电阻率0.73Ω·mm2·m-1

熔点1398～1420℃

316L不锈钢

C≤0.03Ni12.00～15.00Mo≥175Mn<=2.0

Si<=1.0Cr16--18Mo1.8-2.5S<=0.030P<=0.035

屈服强度（N/mm2）≥480

抗拉强度延伸率（%）≥40

硬度HB≤187HRB≤90HV≤200

密度7.87g·cm-3

比热c（20℃）0.502J·（g·C）-1

热导率λ/W（m·℃）-1（在下列温度/℃）

100300500

15.118.420.9

线胀系数α/（10-6/℃）（在下列温度间/℃）

20～10020～20020～30020～40020～500

16.017.017.517.818.0

电阻率0.71Ω·mm2·m-1

熔点1371～1398℃

回答

1）现在最常用的两种不锈钢304，316（或对应于德/欧标的1.4308,1.4408），316与304在化学成分上的最主要区别就是316含Mo，而且一般公认，316的耐腐蚀性更好些，比304在高温环境下更耐腐蚀。

所以在高温环境下，工程师一般都会选用316材料的零部件。

但所谓事无绝对，在浓硫酸环境下，再高温度也千万别用316！

不然这事可就出大了。

学机械的人都学过螺纹，还记得为了防止在高温情况下螺纹咬死，需要涂抹的一种黑乎乎的固体润滑剂吧：

二硫化钼（MoS2）,从它就得出了2点结论不是：

[1]Mo确实是一种耐高温的物质（知道黄金用什么坩埚熔吗？

钼坩埚！

）。

[2]：

钼很容易和高价硫离子反应生成硫化物。

呵呵，所以没有任何一种不锈钢是超级无敌耐腐蚀的。

说到底，不锈钢就是一块杂质（不过这些杂质可都比钢更耐腐蚀^^）较多的钢，是钢就可以和别的物质反应。

2）304及316表示的是不锈钢

第一个数字3表示钢类为镍铬奥氏体钢

后两位数字表示序号

具体钢材成分可见《ASME锅炉及压力容器规范II材料A篇铁基材料》（上册）P434

316和317不锈钢（317不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。

317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于310和304不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于15％和高于85％时，316不锈钢具有广泛的用途。

316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。

316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。

耐腐蚀性

耐腐蚀性能优于304不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。

而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。

耐热性在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中，316不锈钢具有好的耐氧化性能。

在800-1575度的范围内，最好不要连续作用316不锈钢，但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。

316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好，可用上述温度范围。

热处理

在1850-2050度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。

316不锈钢不能过热处理进行硬化。

焊接

316不锈钢具有良好的焊接性能。

可采用所有标准的焊接方法进行焊接。

焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。

为获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。

如果使用316L不锈钢，不需要进行焊后退火处理。

典型用途纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。

3）奥氏体不锈钢中的碳在奥氏体晶粒中的溶解度与温度有很大关系。

奥氏体不锈钢在400℃～850℃的温度范围内（敏化温度区域）时使用，会有高铬碳化物（Cr23C6）在晶界析出，导致奥氏体晶界的铬含量降低，从而导致晶界区域的耐蚀性降低，因此奥氏体不锈钢一般存在晶间腐蚀倾向。

为了防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，因此对奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。

固溶热处理：

将奥氏体不锈钢加热到1050℃以上，使碳化物相全部或基本溶解在奥氏体晶粒中，即碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物）。

这种热处理方法为固溶热处理。

固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的‘淬火’与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体）。

后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到1050℃。

稳定化处理：

经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的性能。

注意稳定化处理的不锈钢和固溶处理的不锈钢牌号是不同的。

经过稳定化处理的不锈钢国内一般使用321，固溶处理的不锈钢国内一般使用0Cr18Ni9。

稳定化处理。

一般是在固溶处理后进行，常用于含Ti、Nb的18-8钢，固处理后，将钢加热到850～880℃保温后空冷，此时Cr的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。

是针对含Ti或Nb的奥氏体不锈钢而言的。

一般在奥氏体不锈钢中加入与C的亲和力较大的Ti或Nb，从而消除晶界的贫Cr区，避免晶间腐蚀的发生。

但奥氏体不锈钢经过固溶处理（目的是形成均一的奥氏体组织，从而提高不锈钢的耐酸蚀能力）后，Ti或Nb和Cr都溶入了奥氏体中，以后在经受400-800℃温度范围内的加热后，因为Ti或Nb的含量很少，而且扩散速度又慢，所以Cr碳化物的析出仍然优先，所以Ti和Nb起不到防止贫Cr的作用。

因此一般进行稳定化处理，就是在固溶处理后进行一次类似正火的处理，温度需要在Cr碳化物的溶解温度之上，Ti或Nb碳化物的溶解温度之下，而且又是Ti或Nb析出强烈的温度范围。

4）

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