文档介绍：不锈钢(高氮不锈钢)
不锈钢的基本知识
不锈钢定义
不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液,或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。
不锈钢一般特性
表面美观、清洁、光洁度高
优异的耐腐蚀性能(比普通钢长久耐用)
强度高,因而薄板使用的可能性大
耐高温氧化
常温塑性好,易于加工
焊接性能良好
不锈钢耐腐蚀机理
Cr与空气中的O2反应生成致密的氧化物保护膜“钝化膜”,使机体得到保护。
钝化膜
1-10nm
机体
钝化膜主要成分:Cr2O3(普通Cr系不锈钢而言)
生成钝化膜条件:%Cr>12%
CrO42- 、Cr(OH)、MoO42- (含Mo等元素的不锈钢体系)
不锈钢中碳对其耐腐蚀的影响
含碳量较高的不锈钢在敏化温度范围内(600-950℃),晶界析出Cr23C6
铬从晶粒内固溶体中扩充到晶界,因而只能消耗晶界附近的铬,造成晶粒边界贫铬区。(%Cr<12%)
远小于
抑制Cr23C6生成措施
降%C<%,添加Ni补偿
添加Ti or Nb,抑制Cr23C6生成
不锈钢冶炼热力学
如何实现“去碳保铬”
2 个反应的竞争:
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
不锈钢冶炼工艺流程的演变及发展趋势
去碳保铬措施
ΔG
T
Tf
Pco=1
Pco< 1
(2)
(1)
(1)
Tf1
降低CO分压
VOD和AOD冶炼不锈钢“去碳保铬”的理论基础
电弧炉冶炼不锈钢“去碳保铬”的理论基础
提高温度:但耐火材料寿命降低
不锈钢冶炼动力学
电炉吹氧的工业表明,钢液的脱碳速度可大致分为三个阶段:
(1)[%C]>,脱碳速度与碳含量无关,而仅取决于供氧强度。
(2)[%C]=~,脱碳速度与钢液碳含量具有线性关系。
(3)[%C] ≤ ,脱碳速度与含碳量呈n次方指数关系
不锈钢钢种合金元素的作用
Cr 生成钝化膜,提高耐腐蚀性能
Ni 扩大奥氏体,提高抗磨蚀性,高温韧性提高改善机械性能,可焊性
C 奥氏体稳定化元素;易生成Cr23C6,减低耐腐蚀性能
Ti、Nb 消除晶间腐蚀
Mn 稳定奥氏体,降低耐腐蚀性能(MnS)
Mo 、Cu 提高某些不锈钢耐腐蚀性能
N 提高奥氏体不锈钢耐腐蚀性能,N和Mo的协同作用能显著提高其耐腐蚀性能
稀土元素主要在于改善工艺性能方面。奥氏体和奥氏体-~%的稀土元素(铈镧合金),可显著改善锻造性能。
不锈钢典型分类、性能、用途
成分特点
磁性
主要性能
主要用途
铁素体
Ferritics
Cr:11-15%; 16-20%;
21-30%
有
导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良、耐点蚀, 缝隙腐蚀
强度高, 冷加工性能好
韧性、缺口敏感性、焊接性能差
家用电器、厨房设备、交通运输、环保及市政建设、汽车
奥氏体
Austenitics
18%Cr+8Ni
高Cr-Ni系列钢
在18%Cr+8Ni基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素
无
韧性和塑性较高,强度低,硬度小,加工性能好,耐晶间腐蚀性能较好,原料成本高
石油、化学、轻工、食品、医药等行业中的应用
双相钢
Duplex
Cr 18%~28%,Ni3%~10%。含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等元素。
有
耐晶间腐蚀和耐***化物应力腐蚀有明显提高、优良的耐孔蚀性能。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点
石油、化工、造纸、海洋等领域
马氏体
Martensitics
12-18%Cr+~1%C
+Ni;Mo、Si、Ti、V
有
保持一定的耐腐蚀性能,具有较高硬度、强度、耐磨性能
蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械
不锈钢的品种发展
􀂄超纯铁素体不锈钢
􀂄高性能200系列奥氏体不锈钢
􀂄高氮不锈钢
􀂄抗菌不锈钢