各類合金元素在不銹鋼中的作用

1、各類合金元素在不銹鋼中的作用各類合金元素在不銹鋼中的作用 2015.3合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響二二不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系三三一一合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響合金元素對(duì)不銹鋼組織的影響1 1(1) 影響不銹鋼組織的兩大類合金元素形成鐵素體的元素：Cr、Mo、Si、Al、Ti、Nb形成奧氏體的元素：C、N、Ni、Co、Mn、Cu(2)鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量是指各合金元素形成鐵素體組織或形成奧氏體組織的能力的總合CreqCr.5Mo.5Si.75Nb1.5Ti5.5Al0.75W，各元素前的數(shù)字為

2、該元素形成鐵素體的能力相當(dāng)于鉻形成鐵素體能力的倍數(shù)NieqNiCo30(C+N) 0.5Mn0.3Cu，各元素前的數(shù)字為該元素形成奧氏體的能力相當(dāng)于鎳形成奧氏體能力的倍數(shù)舍夫勒?qǐng)D指出了自高溫冷卻后，鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量對(duì)不銹鋼基體組織的影響，從圖中可以根據(jù)不銹鋼化學(xué)成分中的鉻當(dāng)量與鎳當(dāng)量大致確定鋼的基體組織類型和組成(3)(3)鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量對(duì)組織的影響鉻當(dāng)量和鎳當(dāng)量對(duì)組織的影響Fe-Cr 平衡相圖，鐵素體，體心立方結(jié)構(gòu)具有鐵磁性?shī)W氏體， 面心立方結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性金屬化合物，四方晶體結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性，脆硬，600-800 在基體上形成的富Cr的沉淀相，400-540 (4)(4) 對(duì)凝固組織的影

3、響對(duì)凝固組織的影響F模式：L+L+FA模式： L+LL+AF模式：L +LL+A模式：L +L u當(dāng)Creq/Nieq1.5時(shí)，液相中先析出A，即采用AF凝固模式模式u當(dāng)1.52Creq/Nieq1.95時(shí)，液相中先析出F，即采用FA模式以JISCO 304、316L、430、409L為例，分析奧氏體不銹鋼的凝固組織304、316L不銹鋼Creq/Nieq1.6-1.9之間，凝固模式為FA模式 430、409L不銹鋼Creq/Nieq2，凝固模式為F模式C Mn Ni Cr N Si Mo Nieq Creq Creq/Nieq3040.0451.158.03 18.14 0.0450.40

4、9.955 18.741.88 316L 0.0221.35 10.12 16.56 0.0120.52.06 11.46 19.371.69 4300.040.350.15 16.15 0.0350.320 1.525 16.6310.90 409L0.0170.20.1 11.52 0.0140.500.71 12.2717.28 w(Fe)=70% Fe-Cr-Ni三元系中的偽二元相圖w(Cr)=17%3044302205合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響合金元素對(duì)不銹鋼性能的影響2 2(1) 力學(xué)性能置換型原子和間隙性原子所處位置示意圖元素對(duì)不銹鋼力學(xué)性能的影響1、鉻u銹鋼中鉻量的增加，不僅在

5、氧化性酸介質(zhì)中耐蝕性增加，而且對(duì)不銹鋼在氯化物溶液中（包括含l-的大氣和水介質(zhì)）耐應(yīng)力腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕能力的提高也有重要影響。u鉻與不銹鋼中的碳形成碳化物，雖然降低鋼的耐蝕性，引起晶間腐蝕，但當(dāng)碳量一定時(shí)，隨鋼中鉻量增加，晶間腐蝕敏感性則下降。u鎳在不銹鋼中，是僅次于鉻的重要合金元素。鎳可促進(jìn)不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，提高不銹鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性。因此，不銹鋼中鉻與鎳共存，可顯著強(qiáng)化不銹鋼不銹性和耐蝕性。鎳對(duì)不銹鋼的高溫抗氧化性有益，但對(duì)高溫抗硫化性有害。u鎳與鉻組合能顯著降低奧氏體不銹鋼在苛性介質(zhì)(如NaOH)中的耐蝕性，鎳還可以提高18-8型不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕的能力u隨奧氏體不銹

6、鋼中鎳量的增加，碳在鋼中的溶解度下降，高鎳奧氏體不銹鋼中含碳量需0.02%2、鎳3、銅銅可以提高不銹鋼的不銹性和耐蝕性，特別是在硫酸等還原性介質(zhì)中的作用更為明顯銅可以顯著降低不銹鋼的強(qiáng)度和冷加工硬化傾向，改善鋼的塑性，是提高各類不銹鋼冷成形性的重要元素4、氮u氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度較低，但在奧氏體不銹鋼中的溶解度很高，容量無(wú)限，且價(jià)格低廉，是現(xiàn)代不銹鋼中非常有發(fā)展前途的重要合金元素u氮可以促進(jìn)鈍化膜的鉻的富集，提高鋼的鈍化能力，降低鉻在碳中的活性，抑制鋼種鉻的碳化物的析出，降低晶間腐蝕敏感性。u氮不僅顯著提高奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的耐氧化性酸、還原性酸介質(zhì)的全面腐蝕性能，而且還提高它們的

7、耐晶間腐蝕、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕的性能，氮在不銹鋼中提高鋼的耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕的能力約為鉻的1630倍5、錳u錳是奧氏體形成元素，隨不銹鋼中錳含量的增加，可顯著提高氮在鋼中的溶解度，氮、錳復(fù)合加入用來(lái)代替鋼中的昂貴稀缺的金屬鎳。但向不銹鋼中復(fù)合加入錳、氮，僅能從組織上獲得奧氏體而代替鎳，但并不能在耐蝕性方面代鎳，特別是錳的加入，不僅對(duì)不銹鋼的耐蝕性無(wú)益，而且常常是有害的6、碳u碳是傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼中最重要的合金元素，的作用是擴(kuò)大相區(qū)，提高鋼的淬透性，但隨鋼中碳含量的增加與馬氏體不銹鋼強(qiáng)度、硬度增加的同時(shí)，鋼的塑性、韌性，耐蝕性下降u碳與鋼中的鉻結(jié)合，形成鉻的碳化物，導(dǎo)致晶界貧鉻，引起晶間腐蝕和耐蝕性的下降u向不銹鋼中加入適量硅，可使不銹鋼具有優(yōu)良的耐高溫、高濃度硝酸和硫酸腐蝕的性能，這與硅在不銹鋼表面形成富硅的氧化物保護(hù)膜有關(guān)u當(dāng)不銹鋼中硅含量過(guò)高時(shí)，會(huì)使得鋼種、等脆性相析出的敏感性增加，鋼的塑性、韌性下降，耐蝕性降低7、硅不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系3 3u不銹鋼的不銹耐蝕性主要由化學(xué)成分決定u在一些條件的影響下，鋼中的化學(xué)成分之間的相互作用，既決定鋼的基體組織