不锈钢铝合金材料及表面处理工艺模板.doc
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1、不锈钢和铝合金知识不锈钢(Stainless Steel)指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀钢,又称不锈耐酸钢。不锈钢固有表面性能使用于多方面钢铁一个。实际应用中,基础合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足多种用途对不锈钢组织和性能要求。不锈钢轻易被氯离子腐蚀,因为铬、镍、氯是同位元素,同位元素会进行交换同化从而形成不锈钢腐蚀。历史起源毕业于英国谢菲尔德大学著名冶金科学家亨利布雷尔利(Harry Brearley)于20世纪早期发明了不锈钢。伴随不锈钢行业不停发展,越来越多行业和企业利用到了不锈钢,也有部分企业进入到了不锈钢行业并发展, 不锈钢发明和使用,要追
2、溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,研究武器改善工作。那时,士兵用步枪枪膛极易磨损,布雷尔利想发明一个不易磨损合金钢。布雷尔利发明不锈钢于19取得英国专利权并开始大量生产,至此,从垃圾堆中偶然发觉不锈钢便风靡全球,亨利布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”第一次世界大战时,英国在战场上枪支,总是因枪膛磨损不堪使用而运回后方。军工生产部门命令研制高强度耐磨合金钢布雷尔利,专门研究处理枪膛磨损问题。布雷尔利和 其助手搜集了中国外生产多种型号钢材,多种不一样性质合金钢,在多种不一样性质机械上进行性能试验,然后选择出较为适用钢材制成枪枝。一天,她们实 验了一个含大量铬国产
3、合金钢,经耐磨试验后,查明这种合金并不耐磨,说明这不能制造枪支,于是,她们统计下试验结果,往墙角一扔了事。多个月后一天, 一位助手拿着一块锃光瓦亮钢材兴冲冲跑来对布雷尔利说:“先生,这是我在清理仓库时发觉毛拉先生送来合金钢,您是否试验一下,看它到底有什么特殊作用!”“好!”布雷尔利看着光亮刺眼钢材,快乐地说。试验结果证实:它是一块不怕酸、碱、盐不锈钢。这种不锈钢是德国毛拉在19发明,然而,毛拉却并不知道这种不锈钢有什么用途。布雷尔利心里盘算道:“这种不耐磨却耐腐蚀钢材,不能制枪枝,是否能够做餐具呢?”她说干就干,动手作制了不锈钢水果刀、叉、勺、果盘及折叠刀等。2关键分类不锈钢常按组织状态分为:
4、马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成份分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。不锈钢3铁素体不锈钢含铬12%30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量增加而提升,耐氯化物应力腐蚀性能优于其它种类不锈钢,属于这一类有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能和抗氧化性能均比很好,但机械性能和工艺性能较差,多用于受力不大耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵御大气、硝酸及盐水溶液腐蚀,并含有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作零件,如燃
5、气轮机零件等。title4化学成份不锈钢耐蚀性随含碳量 增加而降低,所以,大多数不锈钢含碳量均较低,最大不超出1.2%,有些钢c(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。不锈钢中关键合 金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达成一定值时,钢才有耐蚀性。所以,不锈钢通常Cr(铬)含量最少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、 N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。5奥氏体不锈钢title含铬大于18%,还含有 8%左右镍及少许钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多个介质腐蚀。奥氏体不锈钢常见牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。 0Cr19Ni9钢Wc0.08%,钢号中标识为“0”。这
6、类钢中含有大量Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢含有良好塑性、韧 性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均很好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸设备零件等,另 外还可用作不锈钢钟表饰品主体材料。奥氏体不锈钢通常采取固溶处理,立即钢加热至10501150,然后水冷或风冷,以取得单相奥氏体组织。奥氏体 - 铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢优点,并含有超塑性。 奥氏体和铁素体组织各约占二分之一不锈钢。在含C较低情况下,Cr含量在18%28%,Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、 Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥
7、氏体和铁素体不锈钢特点,和铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提升,同时还保 持有铁素体不锈钢475脆性和导热系数高,含有超塑性等特点。和奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有显著提升。双相不锈钢含有优良耐孔蚀性能,也是一个节镍不锈钢。沉淀硬化不锈钢title基体为奥氏体或马氏体组织,沉淀硬化不锈钢常见牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能经过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化不锈钢。马氏体不锈钢强度高,但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢常见牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,故含有较高强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于
8、力学性能要求较高、耐蚀性能要求通常部分零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用。铸造、冲压后需退火。6品质特征各产品因为用途不一样,其加工工艺和原料品质要求也不一样。材质DDQ(deep drawing quality)材:是指用于深拉(冲)用途材料,也就是大家所说软料,这种材料 关键特点是延伸率较高(53%),硬度较低(170%),内部晶粒等级在7.08.0之间,深冲性能极佳。很多生产保温瓶、锅类企业,其产品加 工比(BLANKING SIZE/制品直径)通常全部比较高,它们加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304DDQ用材关键就是用于这些
9、要求较高加工比 产品,当然加工比超出2.0产品通常全部需经过几道次拉伸才能完成。假如原料延伸方面达不到话,在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿现象,影响 成品合格率,当然也就加大了厂家成本;通常材:关键用于除了DDQ用途外材料,这种材料特点是延伸率相对较低(45%),而硬度相对较高 (180),内部晶粒度等级在8.09.0间,和DDQ用材比较,它深冲性能相对稍差,它关键用于不需伸拉就能得到制品,象一类餐具勺、匙、 叉、电器用具、钢管用途等。但它和DDQ材相比有一个优点,就是BQ性相对很好,这关键是因为它硬度稍高缘故。表面品质不锈钢薄板是一个价格不高材料,不过用户对它表面质量要求很高。不锈薄板
10、在 生产过程中不可避免会出现多种缺点,如划伤、麻点、沙孔、暗线、折痕、污染等,从而其表面质量,象划伤、折痕等这些缺点是高级材不许可出现,而麻点、沙 孔这种缺点在勺、匙、叉、制作时也是决不许可,因为抛光时极难抛掉它。我们依据表面多种缺点出现程度和频率,来确定其表质量等级,从而来确定产品等 级。(见表:)厚度公差一 般来说不锈钢制品不一样,其要求原料厚度公差也各不相同,象二类餐具和保温杯等,厚度公差通常要求较高,为-35%,而一类餐具厚度公差通常要求 -5%,钢管类要求-10%,宾馆用冷柜用材厚度公差要求为-8%,经销商对厚度公差要求通常在-4%6%间。同时产品内外销不一样也会造成用户对原 料厚度
11、公差要求不一样。通常出口产品用户厚度公差要求较高,而内销企业对厚度公差要求相对较低(大多出于成本方面考虑),部分用户甚至要求-15%。焊接性产品用途不一样对焊接性能要求也各不相同。一类餐具对焊接性能通常不做要求,甚至包含部分锅类企业。不过绝大多数产品全部需要原料焊接性能好,像二类餐具、保温杯、钢管、热水器、饮水机等。耐腐蚀性绝 大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好,像一、二类餐具、厨具、热水器、饮水机等,有些国外商人对产品还做耐腐蚀性能试验:用NACL水溶液加温到沸腾,一段 时间后倒掉溶液,洗净烘干,称重量损失,来确定受腐蚀程度(注意:产品抛光时,因砂布或砂纸中含有Fe成份,会造成测试时表面出现锈
12、斑)抛光性能当今社会不锈钢制品在生产时通常全部经过抛光这一工序,只有少数制品如热水器、饮水机内胆等不需要抛光。所以这就要求原料抛光性能很好。影响抛光性能原因关键有以下几点:原料表面缺点。如划伤、麻点、过酸洗等。原料材责问题。硬度太低,抛光时就不易抛亮(BQ性不好),而且硬度太低,在深拉伸时表面易出现桔皮现象,从而影响BQ性。硬度高BQ性相对就好。经过深拉伸制品,变形量极大区域表面也会出小黑点和RIDGING,从而影响BQ性。7耐热性能耐热性能是指高温下不锈钢仍能保持其优良物理机械性能。碳影响:碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳。定奥氏体且扩大奥氏体区元素。碳形成奥氏体能力约为镍30倍,碳是一个间
13、隙元素,经过固溶强化可显著提升奥氏体不锈钢强度。碳还可提升奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中耐应力耐腐蚀性能。不过,在奥氏体不锈钢中,碳常常被视为有害元素,这关键是因为在不锈钢耐蚀用途中部分条件下(比如焊接或经 450850加热),碳可和钢中铬形成高铬Cr23C6型碳化合物从而造成局部铬贫化,使钢耐蚀性尤其是耐晶间腐蚀性能下降。所以。60年代 以来新发展铬镍奥氏体不锈钢大全部是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型,能够知道伴随碳含量降低,钢晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量低于 0.02%才含有最显著效果,部分试验珠光还指出,碳还会增大铬奥氏体不锈钢点腐蚀分倾向。因为碳有害
14、作用,不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求 控制尽可能低碳含量,而且在随即热,冷加工和热处理等过程中也在预防不锈钢表面增碳,且免铬碳化物析出。8发展过程中国不锈钢产 业发展进步较晚,建国以来到改革开放前,中国不锈钢需求关键是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后,国民经济快速发展,人民生活水平显著提升,拉 动了不锈钢需求。进入上世纪90年代后,中国不锈钢产业进入快速发展期,不锈钢需求增速远高于全球水平。1990年以来,全球不锈钢表观消费量以年均 6%速度增加,而90年代间,中国不锈钢表观消费量是世界年均增加率2.9倍。进入二十一世纪,中国不锈钢产业高速增加。依据-中国不锈钢行业市场前瞻和投资战略
15、计划分析汇报数据统计,中国不锈钢消费量年平均增加率在21.17%以上。其中,中国不锈钢表观消费量达成205万吨,超出美国成为世界第一不锈钢消费大国。,中国不锈钢表观消费量达成624.00万吨,同比下降5.17%。11月份,中国不锈钢产量增加了11.1%至1250万吨。生产不锈钢制品33.68万吨,同比增加65.25%。其中广东省是中国不锈钢制品关键生产基地,其产量达183.7万吨,同比增加41.76%,占全国总产量78.62%。不锈钢是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优钢材表面处理方法。伴随西部大开发战略实施,西电东送、西气东输、南水北调、三峡工程、农网及城市电网二网改造等项目标深入展开,中
16、国热镀锌行业已进入新一轮高速发展阶段。中国不锈钢行业原材料中铬镍在国外是供大于求,而在中国是供不应求情况;不锈钢则是产能过剩,供大于求,盈利空 间波动频繁。伴随不锈钢行业竞争不停加剧,大型不锈钢生产企业间并购整合和资本运作日趋频繁,中国优异不锈钢生产企业愈来愈重视对行业市场研究,特 别是对企业发展环境和用户需求趋势改变深入研究。正因为如此,一大批中国优异不锈钢品牌快速崛起,逐步成为不锈钢行业中翘楚!9牌号分组沉淀硬化型不锈钢。含有很好成形性能和良好焊接性,可作为超高强度材料在核工业、航空和航天工业中应用。按成份可分为Cr系(400系列)、CrNi系(300系列)、CrMnNi(200系列)、耐
17、热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。200系列:铬-锰-镍 华业不锈钢201,202等:以锰代镍,耐腐蚀性比较差,中国广泛用作300系列廉价替换品300系列:铬-镍 奥氏体不锈钢301:延展性好,用于成型产品。也可经过机械加工使其快速硬化。焊接性好。抗磨性和疲惫强度优于304不锈钢。302:耐腐蚀性同304,因为含碳相对要高所以强度愈加好。303:经过添加少许硫、磷使其较304更易切削加工。304:通用型号;即18/8不锈钢。产品如:耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成份是 18 % 铬加 8 % 镍。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构不锈钢。GB牌号为0
18、Cr18Ni9。304 L:和 304 相同特征,但低碳故更耐蚀、易热处理,但机械性较差 适用焊接及不易热处理之产品。304 N:和 304 相同特征,是一个含氮不锈钢,加氮是为了提升钢强度。309:较之304有愈加好耐温性,耐温高达980。309 S:具多量铬、镍,故耐热、抗氧化性佳,产品如:热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。310:高温耐氧化性能优异,最高使用温度1200。316:继304以后,第二个得到最广泛应用钢种,关键用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材,添加钼 元素使其取得一个抗腐蚀特殊结构。因为较之304其含有愈加好抗氯化物腐蚀能力所以也作“船用钢”来使用。SS316则通
19、常见于核燃料回收装置。 18/10级不锈钢通常也符合这个应用等级。316 L:低碳故更耐蚀、易热处理,产品如:化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。321:除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀风险之外,其它性能类似304。347:添加安定化元素铌,适于焊接 航空器具零件及化学设备。400系列:铁素体和马氏体不锈钢,无锰,一定程度上可替换304不锈钢408:耐热性好,弱抗腐蚀性,11%Cr,8%Ni。409:最廉价型号(英美),通常见作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。410:马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。416:添加了硫改善了材料加工性能。420:“刃具级”马氏体钢,类似布
20、氏高铬钢这种最早不锈钢。也用于外科手术刀具,能够做很光亮。430:铁素体不锈钢,装饰用,比如用于汽车饰品。良好成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。440:高强度刃具钢,含碳稍高,经过合适热处理后能够取得较高屈服强度,硬度能够达成58HRC,属于最硬不锈钢之列。最常见应用例子就是“剃须刀片”。常见型号有 三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。500系列:耐热铬合金钢。600系列:马氏体沉淀硬化不锈钢。10耐腐蚀性当钢中铬量原子数量不低于12.5%时,可使钢电极电位发生突变,由负电位升到正电极电位。阻止电化学腐蚀。11生锈原因不锈钢是靠其表面形成一层极薄而又坚固细密稳定富铬
21、氧化膜(防护膜)。预防氧原子继续渗透继续氧化,而取得抗锈蚀能力。一旦有某种原因,这种薄膜受到不停破坏,空气或液体中氧原子就会不停地析离出来,形成疏松氧化铁,金属表面也就受到不停锈蚀。现在中国很多厂家处于成本考虑,在不锈钢中降低了铬、镍,增加了锰含量。教授认为,不锈钢之所以能不锈,就是因为有铬和镍存在,降低这两种成份含量会降低防锈性能。使用环境中存在氯离子氯离子广泛存在,比如食盐/汗迹/海水/海风/土壤等等。不锈钢在氯离子存在下环境中,腐蚀很快,甚至超出一般 低碳钢。所以对不锈钢使用环境有要求,而且需要常常擦拭,除去灰尘,保持清洁干燥。(这么就能够给她定个“使用不妥”。) 美国有一个例子:某企业
22、用一橡木容器盛装某含氯离子溶液,该容器已使用近百余年,上个世纪九十年代计划更换,因橡木材料不够现代,采取不锈钢更换后16 天容器因腐蚀泄漏。没有经过固溶处理合金元素没有溶入基体,致使基体组织合金含量低,抗蚀性能差。天生晶间腐蚀这种不含钛和铌材料有晶间腐蚀倾向。加入钛和铌,再配以稳定处理,能够降低晶间腐蚀。在空气中或化学腐蚀介质中 能够抵御腐蚀一个高合金钢,不锈钢是含有美观表面和耐腐蚀性能好,无须经过镀色等表面处理,而发挥不锈钢所固有表面性能,使用于多方面钢铁一 种,通常称为不锈钢。代表性能有13铬钢,18-8铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析,因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄铬膜,这个膜隔离开
23、和钢内 侵入氧气起耐腐蚀作用。为了保持不锈钢所固有耐腐蚀性,钢必需含有12%以上铬。用于需要焊接场所。较低碳含量使得在靠近焊缝热影响区中所 析出碳化物减至最少,而碳化物析出可能造成不锈钢在一些环境中产生晶间腐蚀12抗菌作用经 权威单位检测,抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌杀灭率均在99%以上,对其它细菌如白念珠菌、枯黑菌等也有显著杀灭作用,显示了优良广谱抗菌 性和抗菌持久性。国家药品和生物制品检验所检测表明,抗菌不锈钢在毒性和人体安全性方面完全符合国家技术标准。在给予不锈钢抗菌特征同时,材料力 学、耐蚀、冷热加工、焊接等性能和原有不锈钢相当。应用抗菌不锈钢研制成功,为抗菌制品发展提供了宽广
24、空间。抗菌不锈钢产品发展潜力巨大,市场前景极为宽广。当今社会已经有中国多家厂商对抗菌不锈钢表示了浓厚爱好,课题组正主动寻求支持进行中试,争取早日使该项结果转化为商品。13关键类型“不 锈钢”一词不仅仅是单纯指一个不锈钢,而是表示一百多个工业不锈钢,所开发每种不锈钢全部在其特定应用领域含有良好性能。成功关键首先是要搞清用 途,然后再确定正确钢种。相关不锈钢深入具体情况可参见由NiDI编制不锈钢指南软盘。幸而和建筑结构应用领域相关钢种通常只有六种。它们 全部含有1722%铬,很好钢种还含有镍。添加钼可深入改善大气腐蚀性,尤其是耐含氯化物大气腐蚀不锈钢产品。14经典用途大 多数使用要求是长久保持建筑
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