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1、不锈钢知识系列5 机械基础理论 机械梦想社区 机答辩不锈钢知识 (系列 5 - 机械基础理论 - 机械梦想社区 机械论坛 |机电论坛 |机械行业论坛 |机 械 社 区 |机 电 社 区 |机 械 自 动 化 |机 械 资 讯 |机 械 资 料 下 载 |SLIDWORKS|PRO/E|UG|CAD|CAE|CAM交流中心 - Powered by Discuz!分栏模式zhuanghl 退出 短消息 搜索 标签 社区银行 我的 控制面板 道具 帮助 机械梦想社区 机械基础理论 不锈钢知识(系列 5 搜索查看详情 不再提示 您有 1 条新短消息来自 : 系统消息 标题 : zhuanghl,您好

2、,感谢您的注册,请阅读以下内容。 上一主题 | 下一主题 发新话题加入资讯 收藏 订阅 推荐 打印 分享 不锈钢知识(系列 5流云超级版主帖子 169 精华 0 积分 8 威望 0 钻石 金钱 315 机械币 贡献 0 黄金 技术指数 0 真 气 阅读权限 150 个人空间 发短消息 加为好友当前离线 1楼 大 中 小 发表于 2007-10-1 09:40 只看该作者.美国 ZIPPO打火机 .111.0 购买 ZIPPO 打火机 -黑冰 .38.0 购买 . 价美国 zippo 打火机 .83.0购买不锈钢知识(系列 5不锈钢的性能与组织目前已知的化学元素有 100多种,在工业中常用的钢铁

3、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。1.各种元素对不锈钢的性

4、能和组织的影响和作用1-1.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。 1-2.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

5、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。认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈 钢。例如工业中应用最广泛的,也是最起码的不锈钢 0Crl34Cr13这五个钢号的标准 含铬量规定为 1214%,就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的,目的即 在于使碳与铬结合成碳化铬以后,固溶体中的含铬量不致低于

6、 11.7%这一最低限度的含铬 量。就这五个钢号来说由于含碳量不同,强度与耐腐蚀性能也是有区别的, 0Cr132Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于 3Crl3和 4Cr13钢,多用于制造结构零件,后两个钢号由于含 碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服 18-8铬镍不锈钢的晶间腐蚀,可以将钢的含碳量降至 0.03%以下,或者加入比铬和碳亲和 力更大的元素 (钛或铌 , 使之不形成碳化铬, 再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时, 我们 可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量,做到既满足硬度与耐磨性的要求,又兼顾 定的耐腐蚀功能, 工业上用作轴承、 量具

7、与刃具有不锈钢 9Cr18和 9Cr17MoVCo 钢, 含碳量 虽高达 0.850.95%,由于它们的含铬量也相应地提高了,所以仍保证了耐腐蚀的要求。 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,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。1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的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

8、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。 1-4.锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍铬镍奥氏体钢的优点虽然很多, 但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍 20%以下的热 强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量 较少且又集中分布在少数地区,因此在世界

9、范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不 锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等中,特别是镍的资源比较缺乏的国家, 广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践, 在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。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 10. 4%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

10、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 40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN 、 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。1-5.不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。 1-6.钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 1-7.其他元素对不锈钢的

11、性能和组织的影响以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响,除这些元素对不锈钢性能与组织 影响较大的元素以外,不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元 素,如硅、硫、磷等.也有的是为了某些特定的目的而加入的,如钴、硼、硒、稀土元素等。 从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说,这些元素相对于已讨论的九种元素,都是非主要 方面的,虽然如此,但也不能完全忽略,因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。 硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。钴作为合金元素在钢中应用不多,这是因为钴的价格高及其在其它方面(如高速钢、 硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等有着更重要

12、的用途。在一般不锈钢中加钴作 合金元素的也不多,常用不锈钢如 9Crl7MoVCo 钢(含 1.2-1.8%钴加钴,目的并不在于提 高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手 术刀片等。硼:高铬铁素体不锈钢 Crl7Mo2Ti 钢中加 0. 005%硼, 可使在沸腾的 65%醋酸中的耐 腐蚀性能提高。 加微量的硼 (0.00060.0007% 可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。 少量的 硼由于形成低熔点共晶体,使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大,但含有较多的硼 (0. 50. 6%时,反而可防止热裂纹的产生。因为当含有 0. 50. 6%的硼时,形成奥氏

13、体-硼化物两相组织,使焊缝的熔点降低。熔池的凝固温度低于半溶化区时,母材在冷却时 产生的张应力,由处于液态.固态的焊缝金属承受,此时是不致引起裂缝的,即使在近缝区 形成了裂纹,也可以为处于液态-固态的熔池金属所填充。含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子 能工业中有着特殊的用途。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,如有的资料提出可达 0. 06%,以利于冶炼控制。个别的 含锰的奥氏体钢的含磷量可达 0. 06%(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

14、不锈钢的合金元素, PH17-10P 钢 (含 0. 25%磷 乃 PH -HNM 钢(含 0. 30磷等。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 0. 20. 4%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 18-8铬镍不锈钢的冲击值可达 30公斤 /厘米 2。 含 0. 31%硫 的 18-8钢(0. 084%C 、 18. 15%Cr 、 9. 25%Ni 的冲击值为 1. 8公斤 /平方厘米;含 0。 22%硒的 18-8钢(0. 094%C 、 18. 4%Cr 、 9%Ni 的冲击值为 3

15、. 24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。 稀土元素:稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。如向 Crl7Ti 钢和 Cr17Mo2Ti 钢中加少量的稀土元素,可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的 裂纹。奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加 0. 020. 5%的稀土元素(铈镧合金 ,可显著 改善锻造性能。曾有一种含 19. 5%铬、 23%镍以及钼铜锰的奥氏体钢,由于热加工工艺性能 在过去只能生产铸件,加稀土元素后则可轧制成各种型材。2.按金相组织对不锈钢的分类及各类不锈钢的一般特点按化学成分(主要是含铬量及用

16、途,不锈钢分为不锈与耐酸两大类。工业上还按自 高温(900-1100度加热空气冷却后钢的基体组织的类型对不锈钢进行分类,这是基于我们 上面所讨论的碳及合金元素对不锈钢组织影响的特点决定的。工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类:铁素体不锈钢,马氏体不锈钢,奥氏 体不锈钢。可以把这三类不锈钢的特点归纳 (如下表 ,但需要说明的是马氏体不锈钢并不是 都不可焊接,只是受某些条件的限制,如焊前应预热焊后应作高温回火等,而使焊接工艺比 较复杂。 实际生产中一些马氏体不锈钢如 1Cr13,2Cr13以及 2Cr13与 45钢焊接还是比较多的。不锈钢的分类、 主要成分及性能比较 分类 大概成分 (% 淬火

17、性 耐蚀性 加工性 可 焊接性 磁性 C Cr Ni 铁素体系 0. 35以下 16-27- 无 佳 尚佳 尚可 有 马氏体系 1. 20以下 11-15 - 自硬性 可 可 不可 有 奥氏 体系 0. 25以下 16以上 7以上 无 优 优优 无以上分类仅是按钢的基体组织分的,由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用 不能互相平衡,以及由于大量的铬使平衡图 S 点左移,工业中应用的不锈钢的组织除了上面 讲的三种基本类型以外,还有马氏体铁素体,奥氏体-铁素体,奥氏体-马氏体等过渡型 的复相不锈钢,以及具有马氏体-碳化物组织的不锈钢。搜索更多相关主题的帖子 : 不锈钢 元素 知识 工业 性能本

18、帖最近评分记录luther022 金钱 +4 好资料,一并加奖! 2007-10-1 13:48向往自由的鸟儿,即使被关在笼子里,她的每片羽翼也在闪耀着自由的光辉!心中的梦想只在乎努力的过程,不管结果如何UID2 帖子 169 精华 0 积分 8 威望 0 钻石 金钱 315 机械币 贡献 0 黄金 技术指数 0 真气 阅读权限 150 在线时间 42 小时注册时间 2007-8-12 最后登录 2007-11-28 查看详细资料引用 使用道具 报告 回 复 TOP 帖子评分奖励标准! 上一主题 | 下一主题 查看积分策略说明快速回复主题选项禁用 URL 识别禁用 Smilies禁用 Disc

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