不锈钢基础知识.doc
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1、不锈钢基础(二)不锈钢化学成分,不锈钢标准牌号2015-06-23不锈钢社区1.3不锈钢合金元素作用1.3.1影响不锈钢组织的两大类合金元素铁素体、奥氏体还是双相不锈钢?奥氏体形成元素镍、氮、锰、碳、铜铁素体形成元素铬、钼、硅、铌、钨 形成奥氏体的能力:Nie= %Ni + 30x%C + 0.5x%Mn + 26x%N-0.02 + 2.77 形成铁素体的能力:Cre= %Cr + 1.5%Si + 1.4%Mo +%Nb -4.991.3.2各主要合金元素作用(1)铬对不锈钢的作用:构成不锈钢的基本元素铬是决定不锈钢耐腐蚀性能的最基本元素。在氧化性介质中,铬能使钢的表面很快形成一层实际为腐
2、蚀介质不能透过和不溶解的富铬的氧化膜,这层氧化膜很致密,并与金属基本结合得很牢固,保护钢免受外界介质进一步氧化侵蚀;铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于12.5%(摩尔分数)时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位,因而可显著提高钢的耐蚀性。铬的含量越高,钢的耐蚀性能越好。当含铬量达到25%、37.5%(摩尔分数)时,会发生第二次和第三次的突变,使钢具有更高的腐蚀性能。(2)镍对不锈钢的作用:单独不能构成不锈钢镍对不锈钢耐腐蚀的影响,只有它与铬配合时才能充分显示出来。因为,低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量需达24%;要使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变,含镍量需在27
3、%以上。所以,镍不能单独构成不锈钢。而在含铬18%的钢中加入9%的镍,就能使钢在常温下获得单一奥氏体组织,并可以提高钢对非氧化性介质(如:稀硫酸、盐酸、磷酸等)的耐蚀性,并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能。 (3)碳对不锈钢的作用: 在不锈钢中具有两重性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的元素.碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍,碳是一种间隙元素,通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度.碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中的耐应力腐蚀的性能. 但是,在奥氏体不锈钢中,碳常常被视为有害元素,这主要是由于在不锈钢和耐蚀用途中的一些条件下(比如焊接或
4、经450850加热),碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化合物从而导致局部铬的贫化,使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降.因此,60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的,可以知道随着碳含量降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量低于0.02%才具有最明显的效果,一些实验珠光还指出,碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向.由于碳的有害作用,不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求控制尽量低的碳含量,而且在随后的热,冷加工和热处理等过程中也在防止不锈钢表面增碳,且免铬的碳化物析出.各主要合金元素作用表合金元素作用铬+ 形成不锈钢最重要的元素,不锈钢表面保
5、护性氧化膜的主要元素,没有铬就没有不锈钢。+ 耐腐蚀,特别是在氧化性介质中+ 显著提高高温抗氧化性和高温强度- 强碳化物和氮化物形成元素-金属间相的主要成份镍+ 促进奥氏体结构的形成,使奥氏体结构稳定化,使不锈钢具有优异的成形性、焊接性和韧性+ 促进不锈钢钝化膜的稳定性,强化不锈钢的不锈耐蚀性,降低点蚀和缝隙腐蚀的扩散速率+ 耐还原性酸和碱介质+ 对高温抗氧化性能有益钼+ 增强不锈钢钝化膜的稳定性,提高在还原性介质如还原性酸中的耐腐蚀性+ 提高在氯离子环境中的耐腐蚀性,如耐点蚀、缝隙腐蚀和氯离子应力腐蚀开裂的能力+ 提高高温强度- 增加金属间相的形成氮+ 形成奥氏体+ 提高耐点蚀/ 缝隙腐蚀能
6、力+ 提高室温和高温强度+ 减小形成金属间相的倾向- 在铁素体相中形成氮化铬铜+ 提高在硫酸介质中的耐腐蚀性+ 改善冷成型性+ 析出硬化元素,表面抗菌性- 降低热塑性碳+ 提高高温强度- 形成碳化铬- 降低塑韧性硫+ 提高切削加工性- 由于热脆性造成的裂纹钛、铌+ 可与碳结合,防止碳化铬形成 锰+ 增加氮溶解度+ 抑制硫的有害作用,防止热脆性- 对不锈钢的不锈耐蚀性有负面影响-不利于高温氧化性能-降低钢的塑韧性1.4不锈钢标准牌号1.4.1中国(GB)目前最新的不锈钢冷轧钢板和钢带(GB/T 3280-2007)、不锈钢热轧钢板和钢带(GB/T 4237-2007)于2007年3月9日发布。根
7、据GB/T 221钢铁产品牌号表示方法的规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字组合的方式表示。合金元素含量:平均合金元素含量小于1.50%时, 牌号中仅标明元素,一般不标明含量;平均合金元素含量为1.5%2.49%、2.50%3.49%22.50%23.49%时,相应地标明2、323。专门用途的不锈钢,在牌号头部加上代表钢用途的代号。在新的国标中,最明显的变化时碳含量表示方法的变化,用两位或三位阿拉伯数字表示碳含量(万分之几或十万分之几)最佳控制值:(1)只规定碳含量上限者,当碳含量上限0.10%时,碳含量以其上限的3/4表示;如06Cr18Ni9(C0.08 %)(2)当碳含量上限
8、0.10%时,碳含量以其上限的4/5表示。如12Cr18Ni9(C0.15 %)(3)规定上、下限者,用平均碳含量100表示。如022Cr19Ni10(C0.030 %)(4)对超低碳不锈钢(即C0.030%),用三位阿拉伯数字“以十万分之几”表示碳含量。如008Cr27Mo(C0.010 %)1.4.2美国(ASTM)美国钢铁牌号表示方法较多,不锈钢普遍采用AISI牌号表示方法。目前,ASTM不锈钢标准主要采用UNS(Unified Numbering System for Metals and Alloys 金属与合金统一编号系统)和AISI两种牌号表示方法,在标准中对照列出,今后将逐步过
9、渡为UNS牌号系列。AISI:采用三位阿拉伯数字表示。第一位数字表示类别,第二、三位数字表示顺序号。第一位数字类别:2:Cr-Ni-Mn系3:Cr-Ni系4:Cr系5: 低Cr系(6:沉淀硬化系) 举例: 201、304、403、504。UNS:由一个前缀字母和5个阿拉伯数字组合表示。不锈钢前缀字母为S,第一位数字表示类别,后四位数字表示顺序号。并且除表示类别的数字1外,前三位数字代号基本上采用了AISI的牌号表示方法。第一位数字类别:1:沉淀硬化系2:Cr-Ni-Mn系3:Cr-Ni系4:Cr系5:低Cr系后两位数字一般为“00”,“03”表示超低碳,其他数字则用来表示主要化学成分相同而个别
10、成分稍有差异,或含有其他特殊合金元素。举例:S20100、S30400、S30403、S30451。1.4.3日本(JIS)日本JIS不锈钢材标准的牌号表示方法为SUS+数字编号。其中,S:钢,U:用途,S:不锈;数字编号基本采用美国AISI的牌号表示方法。根据AISI的牌号表示方法,即:2:Cr-Ni-Mn系3:Cr-Ni系4:Cr系(6:沉淀硬化系)日本独特的牌号,采用相类似的AISI牌号在其后加J1、J2来表示。举例:SUS 201、SUS304、SUS304J1按照钢材的形状、用途和制造方法等,当需要用代号表示时,在牌号后面加上相应的代号,如下:B:棒材;CB:冷加工棒材;HP:热轧钢
11、板;CP:冷轧钢板;HS:热轧钢带;CS:冷轧钢带;CSP:弹簧用钢带;WR:线材;Y:焊接用线材;W:钢丝;WP:弹簧用钢丝;WS:冷镦用钢丝;HA:热轧角钢;CA:冷轧角钢;TB:锅炉及热交换器用钢管;TPY:配管用电焊大口径钢管;TP:配管用钢管;TPD:一般配管用钢管。举例:SUS304-B、SUS304-WR、SUS304-HP。1.4.4德国(DIN)德国DIN标准不锈钢牌号表示方法有两种:字母符号表示方法:钢组代号:40-Ni2.5%,无Mo、Nb和Ti;41-Ni2.5%,含Mo,无Nb和Ti;43-Ni2.5%,无Mo、Nb和Ti;44-Ni 2.5%,含Mo,无Nb和Ti;
12、45-含特殊添加元素。举例:X5CrNi18-10,1.4301;X6Cr13,1.4000。1.4.5法国(NF)高合金钢代号Z合金元素代号:元素CrCoMnNiSiAlCuMoPWVTiNb代号CKMNSAUDPWVTNb举例:Z6CN18-091.4.6英国(BS)英国BS标准不锈钢牌号表示方法:类别(3表示奥氏体不锈钢,4表示马氏体和铁素体不锈钢)举例:304S311.4.7国际标准(ISO)国际标准化组织ISO标准还未对不锈钢牌号表示方法作出统一的规定,现行标准中的牌号没有特定的含意。1.4.8欧洲标准(EN)欧洲标准EN10027-1和EN 10027-2(有关国家用双编号,如DI
13、N EN 10027-1和DIN EN 10027-2)规定了钢的命名系统,其中不锈钢的牌号表示方法与德国DIN标准相同。 常用钢种标准对照表国标07版国标美标日标欧标钢种标准钢种钢种标准钢种标准钢种标准0Cr18Ni9GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni10304ASTM A240/ASME SA240SUS304JIS G43051.4301EN10028-700Cr19Ni10GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni10304LASTM A240/ASME SA240SUS304LJIS G43051.4307EN10028-71Cr18Ni9T
14、i GB4237-92热/GB3280-92冷321ASTM A240/ASME SA2401.4541EN10028-70Cr18Ni10TiGB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni11TiSUS321JIS G430500Cr17Ni14Mo2GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr17Ni12Mo2316LASTM A240/ASME SA240SUS316LJIS G43051.4404EN10028-700Cr22Ni5Mo3N企标Q太新002-2006022Cr22Ni5Mo3NS31803ASTM A240/ASME SA240329J3LJIS G
15、43041.4462EN10028-70Cr25Ni20GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr25Ni20310SASTM A240/ASME SA240SUS310SJIS G43051.4951EN10028-70Cr23Ni13GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr23Ni13309SASTM A240/ASME SA240SUS309SJIS G43051.4950EN10028-700Cr19Ni13Mo3GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni13Mo3317LASTM A240/ASME SA240SUS317LJIS G43051.4
16、438EN10028-71Cr17GB4237-92热/GB3280-92冷10Cr17430ASTM A240/ASME SA240SUS430JIS G43051.4016EN10028-700Cr12Ti企标Q/TX3115-2005409LASTM A240/ASME SA240SUH409LJIS G43051.4512EN10028-700Cr17MoGB3280-92冷SUS436LJIS G430500Cr18Mo2GB3280-92冷0Cr19Mo2NbTi444ASTM A240/ASME SA240SUS444JIS G43051.4521EN10028-70Cr13GB
17、4237-92热/GB3280-92冷06Cr13410SASTM A240/ASME SA240SUS410SJIS G43051Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷12Cr13410ASTM A240/ASME SA240SUS410JIS G43052Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷20Cr13420ASTM A240/ASME SA240SUS420J1JIS G43051.4021EN10028-73Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷30Cr13SUS420J2JIS G43051.4028EN10028-700Cr12GB4237-9
18、2热/GB3280-92冷022Cr12SUS410LJIS G4305不锈钢基础(三)不锈钢腐蚀原理和性能2015-06-23不锈钢社区1.5不锈钢的特性 1.5.1一般特性不锈钢的特性可以分为物理性能,包括耐蚀性、焊接性、蠕变强度(Creep)、成型加工性,其中尤其重要的耐蚀性机理与一般碳素钢不同,它主要靠不锈钢表面形成的钝化膜来保持其表面不被锈蚀。Cr含量达到10%以上时耐蚀性变良好。一般来讲,奥氏体系钢种的耐蚀性最好,其次是铁素体和马氏体。1.5.2品质特性(1)表面品质不锈钢薄板价格昂贵,客户对它的表面要求非常高。但不锈钢薄板在制造过程中不可避免会出现各种各样的缺陷,如划伤、麻点、折
19、痕、辊印、裂纹、污染等,从而影响其表面质量。 划伤、折痕等缺陷 不管是用于餐具、锅等的高级材,还是用于钢管的低级材,表面一般都不允许存在这种缺陷。麻点、辊印等缺陷 由于这类缺陷在抛光时很难去掉,所以一般表面不允许出现麻点、辊印等缺陷,但这些轻微的缺陷经过研磨后可以用于建筑装饰、厨具等。表面污染、色差等 由于这类缺陷是表面性的,抛光后可以方便地去除,因此那些加工后需要抛光的产品不会影响其质量,像锅、钢管等用途。裂纹、疤痕等缺陷 由于是深度及内部的缺陷,拉伸后易开裂,因此用于变形较大的深加工用途时,这种缺陷不允许存在。(2)抛光性能(BQ性)目前不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序(只有少数用
20、途如热水器、饮水机内胆等不需要抛光)因此,这就要求原料具有良好的抛光性能。影响不锈钢抛光性能的主要因素有: 原料表面粗度 不锈钢原料表面粗度由热卷原料表面粗度、冷轧工艺、轧辊材质等因素决定。原料粗度越大,则抛光性能越差,粗度越小,则抛光性能越好。原料表面缺陷 如划伤、麻点、过酸洗等,对抛光性能有不利影响。原料晶粒 若晶粒尺寸太大,不均匀,在深拉伸时表面易出现桔皮现象,从而影响BQ性,若晶粒尺寸小,均匀,则表面不易出现桔皮,BQ性相对好。(3)形状所谓形状是指钢板的平坦度。用途不同,对平坦度的要求也不一样,像深拉伸制品,一般对形状要求不高,平坦度6mm即可,而像研磨品等,则对形状要求相对较高,要
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