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不鏽鋼常識材質

更新时间:2019-11-07 14:05人气:2999
  所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應,在表麵形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化,使鏽蝕不斷擴大,終究形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金屬(例如,鋅,鎳和鉻)進行電鍍來保證碳鋼表麵 ,但是 ,正如人們所知道的那樣,這類保護僅是一種薄膜。假如保護層被破壞,下麵的鋼便開始鏽蝕   耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。又稱不鏽耐酸鋼。實際利用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為不鏽鋼,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不鏽性。不鏽鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。鉻是使不鏽鋼獲得耐蝕性的基本元素,當鋼中含鉻量達到1.2%擺布時,鉻與腐蝕介質中的氧感化,在鋼表麵形成一層很薄的氧化膜( 自鈍化膜) ,可禁止鋼的基體進一步腐蝕 。除鉻外,常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、铌、銅 、氮等 ,以滿足各種用處對不鏽鋼組織和性能的要求。 一、不鏽鋼通常按基體組織分為:   1、鐵素體不鏽鋼。含鉻12%~30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而進步 , 耐氯化物應力腐蝕性能優於其他種類不鏽鋼。   2 、奧氏體不鏽鋼。含鉻大於18%,還含有 8%擺布的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,可耐多種介質腐蝕。   3、奧氏體 - 鐵素體雙相不鏽鋼。兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的優點,並具有超塑性。   4、馬氏體不鏽鋼。強度高,但塑性和可焊性較差 。 二、不鏽鋼曆史   不鏽鋼是具有60年發展曆程的現代材料   不鏽鋼的發明人是19世紀英國冶金專家享利·布雷爾利 三、不鏽鋼感化   不鏽鋼不會產生腐蝕、點蝕、鏽蝕或磨損。不鏽鋼還是建築用金屬材料中強度最高的材料之一。由於不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性,所以它能使結構部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不鏽鋼還集機械強度和高延伸性於一身,易於部件的加工製造,可滿足建築師和結構設計職員的需要。 四、不鏽鋼牌號分組   沉澱硬化型不鏽鋼。具有有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核產業、航空和航天產業中利用。   按成分可分為Cr係(SUS400) 、Cr-Ni係(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化係(SUS600)。   200 係列—鉻-鎳-錳 奧氏體不鏽鋼   300 係列—鉻-鎳 奧氏體不鏽鋼   301—延展性好,用於成型產品。也可通過機 速硬化。焊接性好 。抗磨性和疲憊強度優於304不鏽鋼。   302—耐腐蝕性同304,由於含碳相對要高因此強度更好。   303—通過添加少量的硫、磷使其較 削加工。   304— 即18/8不鏽鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。   309—較之304有更好的耐溫性 。   316—繼304之後,第二個得到最廣泛利用的鋼種,首要用於食品產業和外科手術器材 ,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構 。由於較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因此也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用於核燃料回收裝配。18/10級不鏽鋼通常也符合這個利用級別。[1]   型號 321—除了由於添加了鈦元素降低了材料焊縫鏽蝕的風險以外其他性能類似304。   400 係列—鐵素體和馬氏體不鏽鋼   408—耐熱性好 ,弱抗腐蝕性,11%的Cr ,8%的Ni 。   409—最廉價的型號(英美),通常用作汽車排氣管,屬鐵素體不鏽鋼(鉻鋼)。   410—馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。   416—添加了硫改善了材料的加工性能。   420—“刃具級”馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這類最早的不鏽鋼 。也用於外科手術刀具,可以做的非常光亮。   430—鐵素體不鏽鋼 ,裝潢用,例如用於汽車飾品。良好的成型性 ,但耐溫性和抗腐蝕性要差。   440—高強度刃具鋼,含碳稍高,經過適當的熱處理後可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬於最硬的不鏽鋼之列 。最多見的利用例子就是“剃須刀片” 。常用型號有 三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。   500 係列—耐熱鉻合金鋼。   600 係列—馬氏體沉澱硬化不鏽鋼。   630—最常用的沉澱硬化不鏽鋼型號,通常也叫17-4;17%Cr ,4%Ni 。 五、不鏽鋼為什麽耐腐蝕?   所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應,在表麵形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化,使鏽蝕不斷擴大,終究形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金屬(例如,鋅,鎳和鉻)進行電鍍來保證碳鋼表麵,但是,正如人們所知道的那樣 ,這類保護僅是一種薄膜。假如保護層被破壞,下麵的鋼便開始鏽蝕 。   不鏽鋼的耐腐蝕性取決於鉻,但是由於鉻是鋼的構成部分之一,所以保護方法不盡相同 。   在鉻的添加量達到10.5%時,鋼的耐大氣腐蝕性能明顯增加 ,但鉻含量更高時,盡管仍可進步耐腐蝕性,但不明顯。啟事是用鉻對鋼進行合金化處理時,把表麵氧化物的類型改變成了類似於純鉻金屬上形成的表麵氧化物。這類緊密粘附的富鉻氧化物保護表麵 ,防止進一步地氧化。這類氧化層極薄,透過它可以看到鋼表麵的自然光澤,使不鏽鋼具有獨特的表麵。而且,假如損壞了表層 ,所暴露出的鋼表麵會和大氣反應進行自我修理,從頭形成這類氧化物"鈍化膜",繼續起保護感化。   是以 ,所有的不鏽鋼元素都具有一種共同的特性,即鉻含量均在10.5%以上。 六、不鏽鋼的類型   "不鏽鋼"一詞不僅僅是單純指一種不鏽鋼,而是表示一百多種產業不鏽鋼 ,所開發的每種不鏽鋼都在其特定的利用領域具有良好的性能。成功的關鍵首先是要弄清用處,然後再確定精確的鋼種。有關不鏽鋼的進一步具體情況可參見由NiDI編製的"不鏽鋼指南"軟盤 。   幸而和建築構造利用領域有關的鋼種通常隻有六種。它們都含有17~22%的鉻,較好的鋼種還含有鎳。添加鉬可進一步改善大氣腐蝕性,特別是耐含氯化物大氣的腐蝕 。 七、不鏽鋼的優點--耐大氣腐蝕   經驗表明,大氣的腐蝕程度因地域而異。為便於說明,建議把地域分成四類,即:鄉村,城市,產業區和沿海地區。   鄉村是基本上無汙染的區域。該區人口密度低,隻有沒有汙染的產業。   城市為典型的居住、貿易和輕產業區,該區內有輕度汙染,例如交通汙染。   產業區為重產業造成大氣汙染的區域 。汙染可能是由於燃油所形成的氣體,例如硫和氮的氧化物,或者是化工廠或加工廠開釋的其它氣體。空氣中懸遊的顆粒,像鋼鐵生產過程中產生的灰塵或氧化鐵的沉積也會使腐蝕增加。   沿海地區通常指的是距海邊一英裏以內的區域。但是,海洋大氣可以向內陸縱深蔓延,在海島上更是如此,盛行風來自海洋,而且天氣惡劣。例如,英國天氣條件就是如此,所以全部國家都屬於沿海區域。假如風中夾雜著海洋霧氣,特別是由於蒸發造成鹽沉積集聚 ,再加上雨水少,不經常被雨水衝洗 ,沿海區域的條件就更加不利。假如還有產業汙染的話,腐蝕性就更大。   美國、英國、法國、意大利 、瑞典和澳大利亞所進行的研究工作已確定了這些區域對各種不鏽鋼耐大氣腐蝕的影響。有關內容在NiIDI出版的《建築師便覽》中作了簡單先容,該書中的表可以幫助設計職員為各種區域選擇本錢效益最好的不鏽鋼。   在進行選擇時,首要的是確定是否還有當地的身分影響使用現場環境。例如,不鏽鋼用在工廠煙囪的下方,用在空調排氣擋板四周或廢鋼場四周,會存在非一般的條件。 八、維修及清理   和其它曝露於大氣中的材料一樣,不鏽鋼也會髒。今後的講座將分析影響維修及清理本錢的設計身分。但是,在雨水衝洗,人工衝洗和已髒表麵之間還存在著一種相互關係。   通過把相同的板條直接放在大氣中和放在有棚的地方確定了雨水衝洗的效果。人工衝洗的效果是通過人工用海綿沾上肥皂水每隔六個月擦洗每塊板條的右邊來確定的。結果發現,與放在有棚的地方和不被衝洗的地方的板條相比,通過雨水衝洗和人工擦洗往除表麵的灰塵和淤積對表麵情況有良好的感化。而且還發現,表麵加工的狀況也有影響 ,表麵平滑的板條比表麵粗糙的板條效果要好。   是以洗刷的間隔時間受多種身分影響,首要的影響身分是所要求的審美標準。固然很多不鏽鋼幕牆僅僅是在擦玻璃時才進行衝洗,但是,一般來講,用於外部的不鏽鋼每年洗刷兩次。 九、典型用處   大多數的使用要求是長期保持建築物的原有外貌。在確定要選用的不鏽鋼類型時,首要考慮的是所要求的審美標準、所在地大氣的腐蝕性和要采用的清理製度。   然而,其它利用愈來愈多的隻是尋求結構的完整性或不透水性。例如,產業建築的屋頂和側牆。在這些利用中,物主的建造本錢可能比審美更為首要,表麵不很幹淨也可以。   在幹燥的室內環境中使用430不鏽鋼效果相當好 。但是,在鄉村和城市要想在戶外保持其外觀,就需經常進行清洗。在汙染嚴重的產業區和沿海地區,表麵會非常髒,甚至產生鏽蝕。但要獲得戶外環境中的審美效果,就需采用含鎳不鏽鋼。所以,304不鏽鋼廣泛用於幕牆、側牆 、屋頂及其它建築用處,但在腐蝕性嚴重的產業或海洋大氣中,最好采用316不鏽鋼。   現在,人們已充分熟悉到了在結構利用中使用不鏽鋼的優越性。有幾種設計準則中包括了304和316不鏽鋼。由於"雙相"不鏽鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強度及彈限強度融為一體,所以,歐洲準則中也包括了這類鋼。   產品外形   實際上,不鏽鋼是以全標準的金屬外形和尺寸生產製造的,而且還有很多特殊外形。最常用的產品是用薄板和帶鋼製成的 ,也用中厚板生產特殊產品 ,例如,生產熱軋結構型鋼和擠壓結構型鋼 。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型焊管或無縫鋼管及其它形式的產品,包括型材 、棒材、線材和鑄件。 十、表麵狀況   正如後麵將談到的,為了滿足建築師們美學的要求,已開發出了多種不同的商用表麵加工 。例如 ,表麵可所以高反射的或者無光澤的;可所以光麵的、拋光的或壓花的;可所以著色的、彩色的 、電鍍的或者在不鏽鋼表麵蝕刻有圖案,以滿足設計職員對外觀的各種要求 。   保持表麵狀況是輕易的。隻需偶然進行衝洗就能往除灰塵。由於耐腐蝕性良好,也可以輕易地往除表麵的塗寫汙染或類似的其它表麵汙染。 十一 、未來展看   由於不鏽鋼已具備建築材料所要求的很多理想性能,它在金屬中可以說是唯一無二的,而其發展仍在繼續。為使不鏽鋼在傳統的利用中性能更好,一向在改進現有的類型,而且,為了滿足高級建築利用的嚴格要求,正在開發新的不鏽鋼。由於生產效率不斷進步,質量精益求精,不鏽鋼已成為建築師們選擇的最具有本錢效益的材料之一。   不鏽鋼集性能、外觀和使用特性於一身,所以不鏽鋼仍將是世界上最好的建築材料之一。 十二、不鏽鋼的標識方法   鋼的編號和表示方法   ①用國際化學元素符號和本國的符號來表示化學成份,用阿拉伯字母來表示成份含量:   如:中國、*** 12CrNi3A   ②用固定位數數字來表示鋼類係列或數字;如:美國、日本 、300係、400係、200係;   ③用拉丁字母和順序構成序號,隻表示用處。   我國的編號規則   ①采用元素符號   ②用處、漢語拚音,平爐鋼:P、 沸騰鋼:F、 平靜鋼:B、甲類鋼:A、T8:特8、   GCr15:滾珠   ◆合結鋼、彈簧鋼,如 :20CrMnTi 60SiMn、(用萬分之幾表示C含量)   ◆不鏽鋼、合金工具鋼(用千分之幾表示C含量),如 :1Cr18Ni9 千分之一(即   0.1%C),不鏽 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如00Cr17Ni13Mo   國際不鏽鋼標示方法   美國鋼鐵學會是用三位數字來標示各種標準級的可鍛不鏽鋼的。其中:   ①奧氏體型不鏽鋼用200和300係列的數字標示,例如,某些較普通的奧氏體不鏽鋼   是以201、 304、 316和310為標記 。   ②鐵素體和馬氏體型不鏽鋼用400係列的數字表示。   ③鐵素體不鏽鋼是以430和446為標記,馬氏體不鏽鋼 是以410、420和440C為標   記,雙相(奧氏體-鐵素體),   ④不鏽鋼 、沉澱硬化不鏽鋼和含鐵量低於50%的高合金通常是采用專利名稱或商標命名。   4).標準的分類和分級   4-1分級分類:   ①國家標準GB ②行業標準YB ③地方標準 ④企業標準Q/CB   4-2 分類:   ①產品標準 ②包裝標準 ③方法標準 ④基礎標準   4-3 標準水平(分***):   Y級:國際先進水平 I級:國際一般水平 H級:國內先進水平   4-4國標   GB1220-84 不鏽棒材(I級) GB4241-84 不鏽焊接盤園(H級)   GB4356-84 不鏽焊接盤園(I級) GB1270-80 不鏽管材(I級)   GB12771-91 不鏽焊管(Y級) GB3280-84 不鏽冷板(I級)   GB4237-84 不鏽熱板(I級) GB4239-91 不鏽冷帶(I級) 十三、不鏽鋼   不鏽耐酸鋼簡稱不鏽鋼 ,它是由不鏽鋼和耐酸鋼兩大部分構成的,簡言之,能抵抗大氣腐蝕的鋼叫不鏽鋼,而能抵抗化學介質腐蝕的鋼叫耐酸鋼。一般說來,含硌量Wcr大於12%的鋼就具有了不鏽鋼的特點 不鏽鋼按熱處理後的顯微組織又可分為五大類:即鐵素體不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼、奧氏體-鐵素體不鏽鋼及沉澱碳化不鏽鋼文字   不鏽鋼設備建造過程中會出現表現損傷,缺陷和一些影響表麵的物質,如 :粉塵、浮鐵粉或嵌進的鐵 ,熱回火色和其它氧化層、鏽斑、研磨毛刺、焊接引弧斑痕、焊接飛濺、焊劑、焊接缺陷、油和油脂、殘餘粘合劑和油漆、粉筆和標記筆印等 。盡大多數都是由於忽略了它們的有害影響而不重視或做得不好。但是,它們對氧化保護膜有著潛伏的危害。保護膜一旦被損壞,被減薄或用其它方法使之改變,下麵的不鏽鋼就會開始腐蝕 。腐蝕一般不是遍及全部表麵,而是在缺陷處或其四周 。這類局總腐蝕通常會為點蝕或縫隙腐蝕,這兩種腐蝕會向深度和廣度發展,而大部分表麵不受腐蝕。下麵談一下造成這些題目的各種啟事。 十四、不鏽鋼表麵損傷和夾帶外來物的清洗   1、粉塵   建造經常是在有粉塵的場地進行,空氣中常帶有很多粉塵,它們不斷地落在設備表麵。它們可以用水或堿性溶液往除掉。不過,有附出力的塵垢需要高壓水或蒸氣進行清理。   2、浮鐵粉或嵌進的鐵   在任何表麵上,遊離鐵都會生鏽並使不鏽鋼產生腐蝕。是以,必須清除。浮粉一般可隨粉塵一起清除掉。有些粘出力很強,必須按嵌進的鐵處理。除粉塵外 ,表麵鐵的來源很多,其中包括用普通碳鋼鋼絲刷清理和用之前在普碳鋼 ,低合金鋼或鑄鐵件上使用過的砂子 、玻璃珠或其它磨料進行噴丸處理,或在不鏽鋼部件及設備四周對前麵提到的非不鏽鋼成品進行修磨 。鄙人料或吊過過程中假如不對不鏽鋼采取保護措施,鋼絲繩、吊具和工作台麵上的鐵很輕易嵌進或玷汙表麵。   訂貨要求和建造後檢查可以防止並發現遊離鐵的存在,ASTM標準A380[3]規定了檢查不鏽鋼表麵鐵或鋼微粒的鐵鏽試驗法。當要求盡對不能有鐵存在的時候,應當使用這類檢驗方法。假如結果令人滿足,利用幹淨的純水或硝酸對表麵進行洗滌,直到深藍色完全消失。   正如標準A380[3]指出的假如鐵鏽試驗溶液不能全部清除幹淨,不推薦在設備的工藝表麵,即用來生產人類消費品的直接接觸表麵采用這類試驗方法。比較簡單的試驗方法是在水中暴露12~24小時,檢查是否有鏽斑。這類試驗靈敏性差,而且耗時。這些都是檢測試驗,不是清理方法。假如發現有鐵存在,必須用後麵先容的化學和電化學的方法進行清理。   3、劃痕   為了防止工藝潤滑劑或天生物和/或汙物積留 ,必須對劃痕和其它粗糙表麵進行機械清理。   4、熱回火色和其它氧化層   假如在焊接或修磨過程中不鏽鋼在空氣中被加熱到一定的高溫,焊縫兩側、焊縫的下表麵和底部都會出現鉻氧化物熱回火色。 熱回火色比氧化保護膜薄,而且明顯可見。顏色決定於厚度,可呈見彩虹色、藍色、紫色到淡黃色和棕色。較厚的氧化物一般為玄色。它是由於在高溫或長時間在較高度下停留所致。當出現任何一種這類氧化層時 ,金屬表麵的鉻含量都會降低,造成這些區域的耐腐蝕性降低。在這類情況下,不僅要消除熱回火色和其它氧化層,還應對它們下麵的貧鉻金屬層進行清理。   5、鏽斑   建造前或建造過程中有時會看到不鏽鋼產品或設備上生鏽,這說明表麵受到嚴重汙染。設備投進使用前必須把鏽清除掉,徹底清理過的表麵應通過鐵試驗和/或水試驗進行檢驗。   6、粗糙的研磨和機加工   研磨和機加工都會造成表麵粗糙,留有凹槽,堆疊和毛刺等缺陷。每種缺陷也可能使金屬表麵損傷到一定深度,乃至於受損傷的金屬表麵無法通過酸洗,電拋光或噴丸等方法清理掉。粗糙表麵能夠成為發生腐蝕和沉積天生物的起源地,重焊前清理焊縫缺陷或清除多餘的焊縫加強高都不能用粗磨進行研磨。對後一種情況,應再用細磨料研磨。   7、焊接引弧斑痕   焊工在金屬表麵引弧時,會造成表麵粗糙缺陷。保護膜受損,留下潛伏的腐蝕源。焊工應在已焊好的焊道上或在焊縫接頭的側邊引弧 。然後將引弧痕跡熔進焊縫中。   8、焊接飛濺   焊接飛濺與焊接工藝有很大關係。例如:GTAM(氣體保護鎢極電弧焊)或TIG(惰性氣體保護鎢極焊)沒有飛濺。但是,采用GMAW(氣體保護金屬電弧焊)和FCAW(帶焊劑芯的電弧焊)兩種焊接工藝時假如焊接參數使用不當會造成大量飛濺。出現這類情況時,必須調整參數。假如要解決焊接飛濺的題目,焊接前應在接頭的每一邊塗上防濺劑,如許可以消除飛濺物的附出力。焊完後可以很輕易地將這類防濺劑及各種飛濺物清理掉,可不損傷表麵或帶來稍微損傷。   9、焊劑   利用焊劑進行焊接的工藝有手工焊,帶焊劑芯電弧焊和埋弧焊,這些焊接工藝都會在表麵留下細小的焊劑顆粒,普通的清理方法無法將它們清除掉。這此顆粒將是縫隙腐蝕的腐蝕源,必須采用機械清理方法往除這些殘留焊劑。   10、焊接缺陷   焊接缺陷如:咬邊、未焊透、密集氣孔和裂紋不僅降低接頭的牢固性 ,而且還會成為縫隙腐蝕的腐蝕源。改善這類結果進行清理操縱時,它們還會夾帶固體顆粒。這些缺陷可通過從頭焊接或修磨後重焊進行修補。   11、油和油脂   有機物質如:油,油脂甚至指印都會成為局部腐蝕的腐蝕源 。由於這些物質能起屏障感化,它們會影響化學和電化學清理效果,因此必須徹底清理掉。ASTM A380有一種簡單的斷水(WATERBREAK)試驗檢測有機汙染物。試驗時,從垂直表麵的頂部澆下水,在向下流的過程中水會沿著有機物質的四周分開。熔劑和/或酸性化學清洗劑可清除油跡和油脂。   12 、殘餘粘合劑   撕掉膠帶和保護紙時,粘合劑總有一部分殘留在不鏽鋼表麵。假如粘全劑還沒硬,可以用有機熔劑往除。但是,當曝露在光和/或空氣中時,粘全劑變硬,形成縫隙腐蝕的腐蝕源。然後需要用細磨料進行機械清理。   13、油漆、粉筆和標記筆印   這些汙染物的影響與油和油脂的影響相似。建議用幹淨的刷子和幹淨的水或堿性清洗劑進行洗滌,也可以使用高壓水或蒸汽衝洗。   在使用狀況下以鐵素體組織為主的不鏽鋼。含鉻量在11%~30%,具有體心立方晶體結構 。這類鋼一般不含鎳,有時還含有少量的Mo 、Ti、Nb等到元素,這類鋼具導熱係數大 ,膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕良好等特點,多用於製造耐大氣 、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊後塑性和耐蝕性明顯降低等缺點,因此限製了它的利用。爐外精煉技術(AOD或VOD)的利用可使碳、氮等間隙元素大大降低,是以使這類鋼獲得廣泛利用 。 十五 、不鏽鋼和碳鋼的物理性能數據對比   碳鋼的密度略高於鐵素體和馬氏體型不鏽鋼,而略低於奧氏體型不鏽鋼;電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不鏽鋼排序遞增;線膨脹係數大小的排序也類似 ,奧氏體型不鏽鋼最高而碳鋼最小;碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不鏽鋼有磁性,奧氏體型不鏽鋼無磁性,但其冷加工硬化天生成氏體相變時將會產生磁性,可用熱處理方法來消除這類馬氏體組織而恢複其無磁性。   奧氏體型不鏽鋼與碳鋼相比,具有下列特點:   1)高的電阻率,約為碳鋼的5倍。   2)大的線膨脹係數,比碳鋼大40% ,並隨著溫度的升高,線膨脹係數的數值也相應地進步。   3)低的熱導率,約為碳鋼的1/3。 十六、不鏽鋼的力學性   不論不鏽鋼板還是耐熱鋼板 ,奧氏體型的鋼板的綜合性能最好,既有足夠的強度,又有極好的塑性同時硬度也不高,這也是它們被廣泛采用的啟事之一。奧氏體型不鏽鋼同盡大多數的其它金屬材料相似 ,其抗拉強度、屈服強度和硬度,隨著溫度的降低而進步;塑性則隨著溫度降低而減小 。其抗拉強度在溫度15~80°C範圍內增加是較為均勻的。更首要的是:隨著溫度的降低,其衝擊韌度減少緩慢,並不存在脆性改變溫度。所以不鏽鋼在低溫時能保持足夠的塑性和韌性。   不鏽鋼的耐熱性能   耐熱性能是指高溫下,既有抗氧化或耐氣體介質腐蝕的性能即熱穩定性,同時在高溫時雙有足夠的強度即熱強性。   碳的影響:碳在奧氏體不鏽鋼中是強烈形成並穩定奧氏體且擴大奧氏體區的元素.碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍,碳是一種間隙元素,通過固溶強化可明顯進步奧氏體不鏽鋼的強度.碳還可進步奧氏體不鏽鋼在高濃氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的耐應力腐蝕的性能.   但是,在奧氏體不鏽鋼中,碳經常被視為有害元素,這首要是由於在不鏽鋼和耐蝕用處中的一些條件下(比如焊接或經450~850℃加熱),碳可與鋼中的鉻形成高鉻的Cr23C6型碳化合物從而導致局部鉻的貧化,使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降.是以,60年代以來新發展的鉻鎳奧氏體不鏽鋼大都是碳含量小於0.03%或0.02%超低碳型的,可以知道隨著碳含量降低,鋼的晶間腐蝕敏感性降低,當碳含量低於0.02%才具有最明顯的效果,一些實驗珠光還指出,碳還會增大鉻奧氏體不鏽鋼的點腐蝕分傾向.由於碳的有害感化,不僅在奧氏體不鏽鋼冶煉過和中應按要求控製盡量低的碳含量,而且在隨後的熱,冷加工和熱處理等過程中也在防止不鏽鋼表麵增碳,且免鉻的碳化物析出.   鉻的影響:鉻是奧氏體不鏽鋼中最首要的合金元素,奧氏體不鏽鋼的不鏽性和耐蝕性的獲得首要是由於在會質感化下,鉻促進了鋼的鈍化並使鋼保持穩定鈍態的結果.○1鉻對組織的影響:在奧氏體不鏽鋼中,鉻是強烈形成並穩定鐵體的元素,縮小奧氏體區,隨著鋼中含量增加,奧氏體不鏽鋼中可出現鐵素體(δ)組織,研究表明,在鉻鎳奧氏體不鏽鋼中,當碳含量為0.1%,鉻含量為18%時,為獲得穩定的單一奧氏體組織,所需鎳含量最低,約為8%,就這一點而言,常用的18Cr—8Ni型鉻鎳奧氏體不鏽鋼是含鉻,鎳量配比最為適宜的一種.   有奧氏體不鏽鋼中,隨著鉻含量的增加,一些金屬間相(比如δ相)的形成傾向增大,當鋼中含有鉬時,鉻含含量會增加還會χ相等的形成,如前所述,σ, χ相的析出不僅明顯降低鋼的塑性和韌性,而且在一些條件下還降低鋼的耐蝕性,奧氏體不鏽鋼中鉻含量的進步可使馬氏體轉烴溫度(Ms)下降,從而進步奧氏體基體的穩定性.是以高鉻(比如超過20%)奧氏體不鏽鋼即使經過冷加工和低溫處理也很難獲得馬氏體組織..   鉻是強碳化物形成元素,在奧氏體不鏽鋼中也不例外,奧氏體不鏽鋼中常見的鉻碳化物有Cr23C6;當鋼中含有鉬或鉻時,還可見到期Cr6C等碳化物,它們的形成在某些條件下對鋼的性能會產生首要影響.○2鉻對性能的影響:一般來主,隻要奧氏體不鏽鋼保持完全奧氏體組織而沒有δ鐵素體等的形成,僅進步鋼中鉻含量不會對力學性能有明顯影響,鉻對奧氏體不鏽鋼性能影響最大的是耐蝕性,首要表現為:鉻進步鋼的耐氧化性介質和酸性氯化物介質的性能;在鎳和鉬和銅複合感化下,鉻進步鋼耐一些還原性介質,有機酸,尿素和堿介質的性能;鉻還進步鋼耐局部腐蝕,比如晶間腐蝕.點腐蝕,縫隙腐蝕和某此條件下應力體育館的性能..對奧氏體不鏽鋼晶間體育館敏感性影響最大的身分是鋼中碳含量,其他元素對晶間體育館的感化首要視其對碳化物的溶解和沉澱行為的影響而定,在奧氏體不鏽鋼中,鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度,因此進步鉻含量對奧氏體不鏽鋼的耐晶間腐蝕是有益,鉻非常有效地改善奧氏體不鏽鋼的耐點腐蝕及縫隙腐蝕性能,當鋼中同時有鉬或鉬及氮存在時,鉻的這類有效性大加強,固然根據研究鉬的耐點體育館及縫隙腐蝕的能力為鉻的話倍擺布,氮為鉻的30倍,但是大量研究,奧氏體不鏽鋼中假如沒有鉻或者鉻含量較低,鉬及氮的耐點腐蝕與縫隙腐蝕感化便會喪失或不夠明顯.   鉻對奧氏體不鏽鋼的耐應力腐蝕性能的感化,隨實驗介質條件及實際使用環境而異,在MgCl2沸騰溶液中,鉻的感化一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質,高溫高壓水和點腐蝕為起源的應力腐蝕條件下,進步鋼中鉻含量則對耐應力腐蝕有益,同時,鉻還可防止奧氏體不鏽鋼及合金中由於鎳含量進步而輕易出現的晶間型應力腐蝕的傾向,對開苛性(NqOH)應力腐蝕,鉻的感化也是有益的   鉻除對負數氏體不鏽鋼耐蝕性有首要影響外,還能明顯進步該類鋼的抗氧化,抗硫化和抗融鹽腐蝕等性能.   鎳是奧氏體不鏽鋼中的首要合金元素,其首要感化是一百萬並穩定奧氏體,使鋼獲得完全奧氏體組織,從而使鋼具有良好的強度和塑性,韌性的配合,並具有良好的冷,熱加工性和冷形成性和焊接,低溫與無磁等性能,同時進步奧氏體不鏽鋼的熱力學穩定性,使之不僅比相同鉻,鉬含量的鐵素體,馬氏體等類不鏽鋼肯有更好的不鏽性和耐氧化性介質的性能,而且於表麵膜穩定性的進步,從而使鋼還具有更加優良的耐一些還原性介質的性能.   1鎳對組織的影響   鎳是強烈一百萬並穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素,為了獲得單一的奧氏體組織,當鋼中含有0.1%碳和18%鉻時所需的最低鎳含量約為8%,這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不鏽鋼的基天職,奧氏體不鏽鋼中,隨著鎳含量的增加,殘餘的鐵素體可完全消除,並明顯降低σ相形成的傾向;同時馬氏體轉烴溫度降低,甚至可不出現λ→M相變,但是鎳含量的增加會降低碳在奧氏體不鏽鋼中的溶解度,從而使碳化物析出傾向加強.   2鎳對性能的影響   鎳對奧氏體不鏽鋼特別是對鉻鎳負數氏體不鏽鋼力學性能的影響首要是由鎳對奧氏體穩定性的影響來決定,在鋼中可能發生馬氏體改變的鎳含量範圍內,隨著鎳含量的增加,鋼的強度降低頁塑性進步,具有穩定奧氏體組織的鉻鎳奧氏體不鏽鋼韌性(包括極低溫韌性)非常良好,因此可作為低溫鋼使用,這是盡人皆知的,對於具有穩定奧氏體組織的鉻錳奧氏體不鏽鋼,鎳的加進可進一步改善其韌性.鎳還可明顯降低奧氏體不鏽鋼的冷加工硬化傾向,這首要是由於奧氏體穩定性增大,減少乃至消除了冷加工過程中的馬氏體改變,同時對奧氏體本身的冷加工硬化感化不太明顯,不鏽鋼冷加工硬化傾向的影響,鎳降低奧氏體不鏽鋼冷加工硬化速率,與降低鋼的室溫及低溫強度,進步塑性的感化,決定了鎳含量的進步有益於奧氏體不鏽的冷加工成形性能,進步鎳含量還可減少乃至消除18-8和17-14-2型鉻鎳9鉗)奧氏體不鏽鋼中的δ鐵素體,從而進步其熱加工性能,但是,δ鐵素體的減少對這些鋼種的可焊接性不利會增大焊接熱裂紋絲傾向,此外,鎳還可明顯進步鉻錳氮(鉻錳鎳氮)奧氏體不鏽鋼的熱加工性能,從而明顯進步鋼的成材率   在奧氏體不鏽鋼中,鎳的加進和隨著鎳含量的進步,導致鋼的熱力學穩定性增加,是以奧氏體不鏽鋼具有更好的不鏽性和耐氧化性介質的性能,且隨著鎳含量增加,耐還原性介質的性能進一步得到改善.值得指出,鎳還是進步奧氏體不鏽耐很多介質穿晶型應力腐蝕的唯一首要元素.   在各種酸介質中鎳對奧氏體不鏽鋼耐蝕性能的影響,需要指出,在高溫高壓水中的一些條件下,鎳含量的進步導致鋼和合金的晶間型應力腐蝕敏感性增加,但是這類不利感化會由於鋼及合金中鉻含量的進步而獲得減輕或受到抑製.隨磁卡奧氏體不鏽鋼中鎳含量的進步,其產生晶間腐蝕的臨界碳含量降低,即鋼的晶間腐蝕敏感性增加,至於對奧氏體不鏽鋼耐點腐蝕及縫隙腐蝕的性能,鎳的感化並不明顯,此外,鎳還進步奧氏體不鏽鋼的高溫抗氧化性能,這首要與鎳改善了鉻的氧化膜的成分,結構和性能降低,並且鎳含量越高越有害,這首要是由於鋼中晶界處一百萬低熔點硫化鎳所致.   一般來說,簡單的鉻鎳(及鉻錳氮)奧氏體不鏽鋼僅用於要求不鏽性和耐氧化性介質(比如硝酸等)的使用條件下,鉬作為奧氏體不鏽鋼中的首要合金元素加進到鋼中使其使用範圍進一步擴大,鉬的感化首要是進步鋼在還原性介質(比H2SO4,H3PO4,和一些有機酸和尿素環境)的耐蝕性,並進步鋼的耐點腐蝕及縫隙腐蝕等性能.   1鉬對組織的影響   鉬和鉻都是形成和穩定鐵素體並擴大鐵素體相區的元素,鉬形成鐵素體的能力與鉻相當.鉬還促進奧氏體不鏽鋼中金屬間相,比如σ相,,κ相,和Laves相等的沉澱,對鋼的耐蝕性和力學性能都會產生不利影響,離別是導致塑性,韌性下降,為使奧氏體不鏽鋼保持單一的奧氏體組織,隨著鋼中鉬含量的增加,奧氏體形成元素(鎳,氮及錳等)的含量也要相應進步,以保持鋼中鐵素體與奧氏體形成元素之間的平衡.   2鉬對性能的影響   鉬對奧氏體不鏽鋼的氧化感化不明顯,是以當鉻鎳奧氏體不鏽鋼保持單一的奧氏體組織且無金屬間析出時,鉬的加進對其室溫力學性能影響不大,但是,隨著鉬含量的增加,鋼的高溫強度進步,比如持久,蠕變等性能均獲較大改善,是以含鉬不鏽鋼也常在高溫下利用,然而,鉬的加進使鋼的高溫變形抗力增大,加之鋼中經常存在少量δ鐵素體因此含鉬不鏽鋼的熱衷加工性比不含鉬鋼為差,而且鉬含量越高,熱加工性能越壞,另外,含鉬奧氏體不鏽鋼中輕易一百萬κ(σ)相沉澱,這將明顯惡化鋼的塑性和韌性,是以在含鉬奧氏體不鏽鋼的生產,設備製造和利用過程中,要重視防止鋼中金屬間相的形成.   鉬在奧氏體不鏽鋼中的首要感化是進步鋼的耐還原性介質的腐蝕性能和耐點腐蝕,耐縫隙腐蝕等的性能.分別為鉬對鉻鎳奧氏體不鏽鋼在硝酸,硫酸,醋酸,磷酸和尿素等介質中耐蝕性的影響,可以看出,除在氧化性介質HNO3中處,鉬的感化都是有益的,是以含鉬的奧氏體不鏽鋼一般不用天耐硝酸的腐蝕,除非硝酸中含F-,Cl-等離子,   固然鉬感化為合金元素對奧氏體不鏽鋼耐還原性介質,麵點腐蝕及縫隙腐蝕的啟事尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的耐蝕感化僅相當鋼中含有較高量的鉻時才有效,鉬首要是強化鋼中鉻的耐蝕感化,與此同時,鉬形成酸鹽後的緩蝕感化也已為實驗所證實.   在耐高濃氯化物溶液的應力腐蝕方麵,固然鉬作為合金元素對奧氏體不鏽鋼耐還原性介質,耐點腐蝕及縫隙腐蝕的啟事尚不完全清楚,但大量實驗已指出,鉬的感化僅當鋼中含有較高量的鉻時才有效,鉬首要是強化鋼中鉻的耐蝕感化,與此同時,鉬形成鉬酸鹽後的緩衝感化也已為實驗所證實.   在耐高濃氯化物沉淪的應力腐蝕方麵,固然一此實驗指同.3#以下的鉬對奧氏體不鏽鋼的耐應力腐蝕性能有害,,但是由於常見鉻鎳奧氏體不鏽鋼多在含有微量氯化物及飽和氧的水介質中使用,其應力腐蝕又以點腐蝕為起源,是以含鉬的鉻鎳鉬奧氏體不鏽鋼由於耐點腐蝕性能較高,所以在實際利用中經常比不含鉬鋼具有更好的耐氯化物應力腐蝕性能. 一、不鏽鋼熱軋鋼板 不鏽鋼熱軋鋼板是用熱軋工藝生產的不鏽鋼鋼板 。厚度不大於3mm的為薄板,厚度大於3mm的為厚板用於化工 、石油、機械、船舶等行業製造耐蝕零件、容器和設備。其分類和牌號如下: 1.奧氏體型鋼 (1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;(14) 00Cr17Ni14Mo2;(15) 0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti;(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti;(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;(29) 0Cr18Ni13Si4 2.奧氏體——鐵素體型鋼 (30)0Cr26Ni5Mo2;(31)00Cr18Ni5Mo3Si2; 3.鐵素體型鋼 (32)0Cr13Al;(33) 00Cr12;(34)1Cr15;(35)1Cr17;(36)1Cr17Mo;(37)00Cr17Mo; (38)00Cr18Mo2;(39)00Cr30Mo2;(40)00Cr27Mo 4.馬氏體型鋼 (41)1Cr12;(42)0Cr13;(43);1Cr13;(44)2Cr13;(45)3Cr13;(46)4Cr13; (47)3Cr16;(48)7Cr17 5.沉澱硬化型鋼 (49)0Cr17Ni7Al 二、不鏽鋼冷軋鋼板 不鏽鋼冷軋鋼板是用冷軋工藝生產的不鏽鋼鋼板,厚度不大於3mm的為薄板, 厚度大於3mm的為厚板。用於建造耐腐蝕部件,石油、化工的管道、容器、醫療器械、船舶設備等,其分類和牌號如下: 1.奧氏體型鋼 除與熱軋部分相同外(29種),還有:(1)2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8 2.奧氏體——鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外(2種),還有:(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti 3.鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外(9種),還有:00Cr17 4.馬氏體型鋼 除與熱軋部分相同外(8種),還有1Cr17Ni2 5.沉澱硬化型鋼:同熱軋部分 三、鐵素體、奧氏體、馬氏體簡介 大家知道固態金屬及合金都是晶體,即在其內部原子是按一定規律排列的,排列的方式一般有三種即:體心立方晶格結構、麵心立方晶格結構和密排六方晶格結構。金屬是由多晶體構成的,它的多晶體結構是在金屬結晶過程中形成的。構成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結構:910℃以下為具有體心立方晶格結構的α——鐵,910℃以上為具有麵心立方晶格結構的Υ——鐵。假如碳原子擠到鐵的晶格中往,而又不破壞鐵 所具有的晶格結構 ,如許的物質稱為固溶體。碳溶解到α——鐵中形成的固溶體稱鐵素體,它的溶碳能力極低 ,最大溶解度不超過0.02%。而碳溶解到Υ——鐵中形成的固溶體則稱奧氏體 ,它的溶碳能力較高,最高可達2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。鋼在高溫時所形成的奧氏體,過冷到727℃以下時變成不穩定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下,這時候奧氏體中的碳原子已無擴散的可能,奧氏體將直接改變成一種含碳過飽和的α固溶體,稱為馬氏體。由於含碳量過飽和,引發馬氏體強度和硬度進步、塑性降低,脆性增大。不鏽鋼的耐蝕性首要來源於鉻。實驗證實,隻有含鉻量超過12%時鋼的耐蝕性能才會大大進步,是以 ,不鏽鋼中的含鉻量一般均不低於12%。由於含鉻量的進步 ,對鋼的組織也有很大影響,當鉻含量高而碳含量很少時,鉻會使鐵碳平衡,圖上的Υ相區縮小,甚至消失,這類不鏽鋼為鐵素體組織結構,加熱時不發生相變,稱為鐵素體型不鏽鋼。當含鉻量較低(但高於12%),碳含量較高,合金在從高溫冷卻時,極易形成馬氏體,故稱這類鋼為馬氏體型不鏽鋼。鎳可以擴展Υ相區,使鋼材具有奧氏體組織。假如鎳含量足夠多,使鋼在室溫下也具有奧氏體組織結構,則稱這類鋼為奧氏體型不鏽鋼。 四、不鏽鋼在各領域的利用 1.1960年——1999年約40年間,西方國家的不鏽鋼產量從215萬噸猛增到1728萬噸, 增加了約8倍,均勻年增加率約為5.5%。不鏽鋼首要用於廚房、家電、運輸、建築、土木各領域。在廚房用具方麵首要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器 ,家電產品首要有全主動洗衣機的滾筒。從節能和再循環等環保的觀點看 ,不鏽鋼的需求有看進一步擴大。在運輸領域首要有鐵道車輛和汽車的排氣係統,用於排氣係統的不鏽鋼在每輛車中約為20-30kg,全世界的年需求約100萬噸,這是不鏽鋼最大的利用領域。在建築領域 ,比來的需求急劇增加,如 :新加坡地鐵車站的防護裝配, 使用了約5000噸的不鏽鋼外裝潢材。再如日本1980年今後,用於建築業的不鏽鋼增加了約4倍,首要用作屋頂、大樓內外裝潢和結構材。80年代,在日本沿海地區使用304型無塗漆材作為屋頂材料,從防鏽考慮,慢慢改變為使用塗漆不鏽鋼。進進90年代,開發了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體係不鏽鋼,被用作屋頂材料,同時為了美觀性,開發了各種表麵精加工技術。在土木領域,日本的水壩吸水塔使用不鏽鋼。歐美的嚴冷地區,為防止高速公路和橋梁的凍結需撒鹽 ,這就加速了鋼筋的腐蝕,所以使用不鏽鋼鋼筋。在北美的道路中,近3年間約有40處采用了不鏽鋼鋼筋,每處的使用量為200-1000噸,今後不鏽鋼在該領域的市場將有所作為。 2.今後擴大不鏽鋼利用的關鍵是環保 、長壽命和IT的普及。 關於環保方麵,首先從大氣環保的觀點看, 用於抑製二惡英發生的高溫垃圾焚燒裝配、LNG發電裝配和使用煤的高效發電裝配的耐熱、耐高溫腐蝕不鏽鋼的需求將擴大。還有估計在21世紀初將投進實際利用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不鏽鋼。從水質環保的觀點看,在給水、排水處理裝配中,具有優良耐蝕性的不鏽鋼也將擴大需求。關於長壽命 ,在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設施中,不鏽鋼的利用在增加,估計這類潮流將遍及全世界。還有日本一般室第建築的壽命特別短為20-30年,廢材處理成為一大題目。比來以壽命達到100年為目標的建築物開始出現, 如許具有優良耐久性的材料需求將增加。從地球環保的觀點看,長壽命在減少土木、建築廢材的同時,有必要從引進新概念的設計階段探討如何降低維修本錢。關於IT的普及,在IT的發展和普及過程中, 功能材料在設備硬件方麵起很大的感化,對高精密度、高功能材料的要求非常大。如:在手機和微機部件中 ,靈活利用了不鏽鋼的高強度、彈性和非磁性等特性,使得不鏽鋼的利用擴大。還有在半導體和各種基板的製造設備中,具有良好清潔度和耐久性的不鏽鋼發揮了首要感化。不鏽鋼具有多種其它金屬沒有的優良性能,是一種具有優良耐久性和再循環性的材料,今後對應時代的變化,不鏽鋼將廣泛利用於各種領域。

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