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合金元素對不銹鋼組織和性能有哪些影響?


不銹鋼的分類(lèi)

1、按化學(xué)成分可分為:鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼、鉻錳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼以及超低碳不銹鋼、高鉬不銹鋼、高純不銹鋼等。

2、按金相組織可分為:馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、奧氏體一鐵素體不銹鋼等。

3、按鋼的功用特色和用途分:如耐硝酸不銹鋼、耐硫酸不銹鋼、耐點(diǎn)蝕不銹鋼、耐應力不銹鋼、高強度不銹鋼等。

4、按鋼的功用特色分:如低溫不銹鋼、無(wú)磁不銹鋼、易切削不銹鋼,超塑性不銹鋼等。


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合金元素對不銹鋼耐腐蝕性的影響

1鉻

鉻是決定不銹鋼耐蝕性的首要元素,鉻元素是α安穩化元素。鉻的氧化物比較細密,可構成耐蝕的保護膜。

2碳

碳能激烈地安穩奧氏體,一起又是不銹鋼強化的首要元素;碳與鉻能構成一系列碳化物,使不銹鋼的耐蝕性遭到嚴重影響;一起碳會(huì )使不銹鋼的加工功用和焊接功用變壞,使鐵素體不銹鋼變脆,因而在不銹鋼的生產(chǎn)中和開(kāi)發(fā)中,碳的使用和控制是一項重要的工作。

3鎳

鎳是不銹鋼中3個(gè)重要元素之一,鎳可以進(jìn)步不銹鋼的耐蝕性;鎳仍是γ相安穩化元素,是不銹鋼中獲得單相奧氏體和促進(jìn)奧氏體構成的首要元素。

鎳含量的添加會(huì )下降C、N在奧氏體鋼中的溶解度,跟著(zhù)鎳含量的進(jìn)步,發(fā)生晶間腐蝕的臨界含碳量下降,即鋼的晶間腐蝕敏感性添加。此外,鎳還可以進(jìn)步奧氏體不銹鋼的高溫抗氧化功用,這首要與鎳改進(jìn)鉻的氧化膜的成分、結構和功用有關(guān),但鎳的存在會(huì )下降鋼的抗高溫硫化功用。

4錳

錳是比較弱的奧氏體構成元素,但具有激烈安穩奧氏體組織的效果。錳在奧氏體不銹鋼中部分代替Ni,2%Mn適當1%Ni。錳也能進(jìn)步鉻不銹鋼在有機酸中的耐蝕性,并且比鎳更有用。

5氮

氮元素在早期首要用于Cr-Mn-N和Cr-Mn-Ni-N奧氏體不銹鋼中,以節省Ni元素。近年來(lái)氮已經(jīng)成為Cr-Ni奧氏體不銹鋼的重要元素。

在奧氏體不銹鋼中參加氮,可以安穩奧氏體組織,進(jìn)步強度、耐腐蝕功用,特別是部分耐腐蝕功用,如耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕等。

現在使用的含氮奧氏體不銹鋼首要以耐腐蝕為主,一起具有較高的強度;可以分為控氮型(0.05%~0.10%N)、中氮型(0.10%~0.50%N)和高氮型(0.40%以上N)3品種型。

6鈦、鈮、鉬及稀土元素

鈦和鈮是強碳化物構成元素,可優(yōu)先于鉻同碳構成碳化物,避免晶間腐蝕,進(jìn)步耐蝕性。鈦和鈮的參加必須與鋼中的碳保持必定的份額。

鉬能進(jìn)步不銹鋼的鈍化才能,擴大其鈍化介質(zhì)范圍,含鉬的鈍化膜在許多介質(zhì)中具有很高的安穩性,不易溶解,如在熱硫酸、稀鹽酸、磷酸和有機酸中。

稀土元素如Ce、La、Y等參加到不銹鋼中,可以微量固溶在基體中,凈化晶界,均勻組織,削減分出物的分出及在晶界的偏聚,然后改進(jìn)鋼的耐腐蝕性和力學(xué)功用。


 

腐蝕介質(zhì)對不銹鋼耐蝕性的影響

金屬的耐蝕性不僅與金屬材料自身有關(guān),還與腐蝕介質(zhì)的品種、濃度、溫度及壓力等腐蝕環(huán)境的條件有關(guān)。在實(shí)踐的使用中,腐蝕介質(zhì)的氧化才能影響最大,因而要根據工作介質(zhì)的特色來(lái)正確挑選使用不銹鋼的鋼種。

在大氣、水、水蒸氣等弱腐蝕介質(zhì)中,只需不銹鋼基體的Cr含量大于13%,就可以確保不銹鋼的耐蝕性。如水壓機閥門(mén)、蒸汽發(fā)電機透平葉片、水蒸氣管道等部件。

在氧化性介質(zhì)中,如硝酸,硝酸的NO3-具有強的氧化性,不銹鋼外表的氧化膜容易構成,鈍化時(shí)間短。因而只有含高鉻的氧化膜在硝酸中才具有很好的安穩性。在沸騰的硝酸中,12Cr13不銹鋼不耐蝕,鉻含量為17%~30%的Cr17、Cr30鋼在濃度為0%~65%范圍內的硝酸中是耐蝕的。

在非氧化性介質(zhì)中,如稀硫酸、鹽酸、有機酸,這類(lèi)腐蝕介質(zhì)的含氧量低,鈍化所需時(shí)間要延長(cháng)。當介質(zhì)中含氧量低到必定程度時(shí),不銹鋼就不能鈍化。如在稀硫酸中,基本上沒(méi)有使鋼鈍化的才能,鉻不銹鋼的腐蝕速度甚至比碳鋼還快,所以一般的Cr不銹鋼或Cr-Ni不銹鋼難以達到鈍化狀況,因而不耐腐蝕。因而,在這類(lèi)介質(zhì)中工作的不銹鋼需要參加進(jìn)步鋼鈍化才能的元素,如鉬、銅等元素。鹽酸也對錯氧化性酸,不銹鋼在其中也不耐腐蝕,一般需采用Ni-Mo合金,在合金外表生成安穩的保護膜,確保合金不被腐蝕。

在強有機酸中,由于介質(zhì)中氧含量低,一起又有H+存在,一般鉻和鉻鎳不銹鋼難以鈍化,必須在鋼中參加Mo、Cu、Mn等元素,進(jìn)步不銹鋼的鈍化才能。所以挑選Cr-Mn型不銹鋼較好,在此基礎上再參加必定量的Mo、Cu使鋼容易鈍化,耐腐蝕。

在含有Cl-的介質(zhì)中,Cl-容易損壞不銹鋼外表的氧化膜,穿過(guò)氧化膜并與鋼外表起效果,使鋼發(fā)生點(diǎn)腐蝕。因而海水對不銹鋼有很大的腐蝕性。

實(shí)踐上,還沒(méi)有哪一種不銹鋼可以反抗所有介質(zhì)的腐蝕。所以必須根據詳細的腐蝕環(huán)境,結合各類(lèi)不銹鋼的特色,綜合考慮挑選不銹鋼。


合金元素對不銹鋼組織和性能的影響

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注:——強作用,?——中等作用,▲——弱作用

 


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