黑色金属及其选用.ppt

合金钢合金钢特特特特殊殊殊殊性性性性能能能能钢钢钢钢是是是是指指具具有有特特殊殊物物理理、、化化学学性性能能的的钢钢本本节节只只介介绍绍不不锈锈钢和耐热钢钢和耐热钢1化化工工管管道道的的腐腐蚀蚀裂解管内裂解管内壁的高温壁的高温腐蚀减薄腐蚀减薄l化学腐蚀化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀l电化学腐蚀电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀电流参与作用的腐蚀一、不锈钢一、不锈钢l在腐蚀介质中具有耐在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢蚀性能的钢l㈠㈠ 金属的腐蚀金属的腐蚀l金属的腐蚀分金属的腐蚀分化学腐化学腐蚀蚀和和电化学腐蚀电化学腐蚀 2l㈡㈡ 不锈钢中合金元素的作用不锈钢中合金元素的作用l1、、低碳：低碳：碳高，则降低耐蚀性碳高，则降低耐蚀性l2、、Cr：：是提高耐蚀性的主要元素是提高耐蚀性的主要元素l①① 形成稳定致密的形成稳定致密的Cr2O3氧化膜氧化膜.l②② Cr含量大于含量大于13%时，形成单相时，形成单相铁素体组织铁素体组织l③③ 提高基体电极电位提高基体电极电位(n/8规律规律)l3、、Ni：获得单相奥氏体组织。

获得单相奥氏体组织 l4、、Mo：：耐有机酸腐蚀耐有机酸腐蚀l5、、Ti, Nb: 防止奥氏体钢晶间腐蚀防止奥氏体钢晶间腐蚀.3l晶间腐蚀晶间腐蚀是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大是沿晶粒周界发生腐蚀的现象，危害很大.l它是由于它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近析出于晶界，使晶界附近Cr含量降含量降到到12%以下，在介质以下，在介质作用下发生强烈腐蚀作用下发生强烈腐蚀作用下发生强烈腐蚀作用下发生强烈腐蚀l加加 Ti、、Nb则先于则先于Cr与与C形成不易溶于奥氏体的碳化形成不易溶于奥氏体的碳化物物, 避免晶界贫避免晶界贫Cr 奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的奥氏体不锈钢晶界的CrCr2323C C6 6析出析出析出析出晶间腐蚀晶间腐蚀4晶间腐晶间腐蚀破坏蚀破坏304不锈钢不锈钢消火栓消火栓齿轮架齿轮架5l㈢㈢ 常用不锈钢常用不锈钢l1、马氏体不锈钢、马氏体不锈钢l主要是主要是Cr13型不锈钢型不锈钢 钢号为钢号为1Cr13~4Cr13l随含碳量提高，强度、随含碳量提高，强度、硬度提高，耐蚀性下降硬度提高，耐蚀性下降.l⑴⑴ 1Cr13、、2Cr13l热处理热处理: 淬火淬火+高温回火高温回火l使用状态下的组织使用状态下的组织: S回回不锈钢棒不锈钢棒6l1Cr13、、2Cr13具有具有耐大气耐大气、、蒸汽腐蚀蒸汽腐蚀能力及良好的综合能力及良好的综合力学性能。

力学性能用于要求塑韧性用于要求塑韧性较高的耐蚀件，较高的耐蚀件，如汽轮机叶片等如汽轮机叶片等.汽轮机叶片汽轮机叶片透平转轮透平转轮7l⑵⑵ 3Cr13、、4Cr13l热处理：热处理：淬火淬火+低温回火低温回火l使用状态下的组织：使用状态下的组织：M回回l具有较高强度、硬度具有较高强度、硬度l用于要求耐蚀、耐磨件，用于要求耐蚀、耐磨件，医疗器械、量具等医疗器械、量具等医疗器械医疗器械不锈钢刀不锈钢刀81Cr17削片刀削片刀铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢水加热器铁素体不锈钢水加热器l2、铁素体不锈钢、铁素体不锈钢l典型钢号如典型钢号如0Cr13、、1Cr17等 l⑴⑴ 成分：成分：高铬低碳高铬低碳l⑵⑵ 无无α↔γ相变相变，不能，不能进行热处理强化进行热处理强化l⑶⑶ 组织组织：：单相铁素体单相铁素体9钢中钢中σ相相l⑷⑷ 性能特点性能特点l耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好但有脆化倾向：耐酸蚀，抗氧化能力强，塑性好但有脆化倾向：l①① 475℃脆化：脆化：加热到加热到450~550℃停留，产生脆化停留，产生脆化. 再加热到再加热到600℃快冷可消除快冷可消除。

l②②  相脆化：相脆化： 在在600~ 800℃长长期加热时，析出期加热时，析出硬而脆的硬而脆的 相10l⑸⑸ 用途用途l广泛用于硝酸和氮肥工广泛用于硝酸和氮肥工业的耐蚀件业的耐蚀件合成氨厂合成氨厂合成氨厂合成氨厂硝酸生产装置硝酸生产装置铁素体不铁素体不锈钢制品锈钢制品11l3、奥氏体不锈钢、奥氏体不锈钢l主要是主要是18-8（（18Cr-8Ni）型不锈钢型不锈钢 l⑴⑴ 性能特点：性能特点：具有良好的耐蚀性，冷热加工性及具有良好的耐蚀性，冷热加工性及l可焊性高的塑韧性可焊性高的塑韧性,无磁性 l⑵⑵ 热处理：热处理：采用采用固溶固溶处理处理即加热到即加热到1100℃使碳化物溶解使碳化物溶解后水冷l组织为组织为单相奥氏体单相奥氏体不不锈锈钢钢带带12l⑶⑶ 常用钢种常用钢种l为为1Cr18Ni9、、1Cr18Ni9Til广泛用于化工设备及管道广泛用于化工设备及管道.反应釜反应釜(316L)大型化工储罐大型化工储罐(304)热交换器热交换器(316L)13l⑷⑷ 应力腐蚀应力腐蚀l奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀奥氏体不锈钢易发生应力腐蚀即即在特定合金在特定合金-环环境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏境体系中，应力与腐蚀共同作用引起的破坏。

应力应力腐蚀易在含腐蚀易在含Clˉ的介质中发生，裂纹为树枝状的介质中发生，裂纹为树枝状 发发生生应应力力腐腐蚀蚀奥奥氏氏体体不不锈锈钢钢管管道道内内壁壁应应力力腐腐蚀蚀裂裂纹纹14l㈠㈠ 性能要求性能要求l1、高的抗氧化性：、高的抗氧化性：l指钢在高温下对氧指钢在高温下对氧化作用的抗力化作用的抗力l钢中加入钢中加入Cr、、Si、、Al可形成致密稳定可形成致密稳定的氧化膜，阻碍氧的氧化膜，阻碍氧进一步扩散，提高进一步扩散，提高抗氧化性抗氧化性二、耐热钢二、耐热钢气轮机叶片气轮机叶片15飞机发动机飞机发动机过热器过热器l2、高的热强性、高的热强性l热强性是指金属热强性是指金属在高温下的强度在高温下的强度.l指标为蠕变强度指标为蠕变强度和持久强度和持久强度l蠕变指金属在高蠕变指金属在高温低于温低于σs的应力的应力下所发生的极其下所发生的极其缓慢的塑性变形缓慢的塑性变形.16l提高高温强度的途径提高高温强度的途径: l①① 固溶强化；固溶强化； l②② 析出强化；析出强化；l③③ 晶界强化晶界强化(加入加入B、、Zr等降低晶界能量等降低晶界能量)高温合金中的高温合金中的 ‘析出相析出相高温合金中的弯曲晶界高温合金中的弯曲晶界裂纹中止于晶界颗粒状析出物裂纹中止于晶界颗粒状析出物17涡轮机机壳涡轮机机壳钢制法兰钢制法兰l㈡㈡ 常用耐热钢常用耐热钢l1、珠光体耐热钢、珠光体耐热钢l常用钢号为常用钢号为15CrMo、、12Cr1MoV，是低合，是低合金钢。

金钢 l⑴⑴ 合金元素作用：合金元素作用： lCr提高抗氧化性；提高抗氧化性；lMo提高热强性提高热强性(T再再);lV弥散强化弥散强化18l⑵⑵ 热处理：热处理： 正火正火+高温回火高温回火l⑶⑶ 组织组织: F+P l⑷⑷ 用途：用途：600℃以下的锅炉零件以下的锅炉零件,压力容器，热交压力容器，热交换器等 烟管式锅炉烟管式锅炉锅炉管锅炉管19l2、马氏体耐热钢、马氏体耐热钢l常用钢号为常用钢号为1Cr13、、 1Cr11MoV、、4Cr9Si2l⑴⑴ 合金元素作用：合金元素作用：lCr、、Si提高抗氧化性提高抗氧化性; lMo提高热强性提高热强性(T再再);lV弥散强化弥散强化l⑵⑵ 热处理：热处理：调质调质l⑶⑶ 组织：组织： S回回汽轮机叶片汽轮机叶片20l⑷⑷ 用途：用途：1Cr13、、1Cr11MoV用于用于550℃以下汽轮机以下汽轮机叶片；叶片；l4Cr9Si2是汽车阀门用钢是汽车阀门用钢汽车阀门汽车阀门锅炉安全泄压阀锅炉安全泄压阀(2Cr13)21过热器管排过热器管排过热器集箱过热器集箱l3、奥氏体耐热钢、奥氏体耐热钢l最典型钢号是最典型钢号是1Cr18Ni9Ti。

lCr的作用是提高抗氧化性；的作用是提高抗氧化性； lNi的作用是获得单相奥氏体的作用是获得单相奥氏体;lTi的作用是弥散强化的作用是弥散强化l热处理采用固溶处理热处理采用固溶处理l组织为单相组织为单相Al主要用于过热器管道等主要用于过热器管道等 22钢钢 号号钢钢 种种合金元素的主要作用合金元素的主要作用热处理特点热处理特点使用状态下组织使用状态下组织Q345低合金高强低合金高强度结构钢度结构钢Mn:强化强化F，增加，增加P量，降量，降低冷脆转变温度低冷脆转变温度热轧空冷热轧空冷F+P65Mn弹簧钢弹簧钢Mn:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+中温回火中温回火T回回ZGMn13耐磨钢耐磨钢Mn:获得单相获得单相A组织组织水韧处理水韧处理表表:M+碳化物碳化物 心心:A20Cr渗碳钢渗碳钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F渗碳渗碳+淬火淬火+低低温回火温回火表表: M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A’心心: M回回+F40Cr调质钢调质钢Cr:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F调质处理调质处理S回回9SiCr低合金工具钢低合金工具钢Cr:提高淬透性提高淬透性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A’ (少量少量)GCr15滚动轴承钢滚动轴承钢Cr:提高淬透性，耐磨性、提高淬透性，耐磨性、耐蚀性耐蚀性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A’ (少量少量)1Cr13马氏体不锈钢马氏体不锈钢Cr:提高耐蚀性提高耐蚀性淬火淬火+高温回火高温回火S回回5CrNiMo热作模具钢热作模具钢Cr、、Ni:提高淬透性，强化提高淬透性，强化F淬火淬火+高温回火高温回火S回回Mo:防止高温回火脆性防止高温回火脆性Cr12MoV冷作模具钢冷作模具钢Mo:细化晶粒，提高耐磨性细化晶粒，提高耐磨性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A’ (少量少量)W18Cr4V高速钢高速钢V:提高耐磨性、热硬性提高耐磨性、热硬性淬火淬火+低温回火低温回火M回回+颗粒状碳化物颗粒状碳化物+A’ (少量少量)1Cr18Ni9Ti不锈钢不锈钢Ti:防止晶间腐蚀防止晶间腐蚀固溶处理固溶处理A23。