中国古代历史朝代记忆

不锈钢基础一、不锈钢概要二、不锈钢的制造工程三、合金元素的影响四、不锈钢各品质特性五、不锈钢钢种介绍及用途六、不锈钢的使用和维护`15.12.20江苏大明品管部目录一、不锈钢概要1、不锈钢的概念及相关名词解释2、不锈钢的特点3、不锈钢的历史4、不锈钢的分类5、不锈钢种类特点6、不锈钢牌号31、不锈钢的概念及相关名词解释普通碳钢■价格低廉，工业,建筑等多样用途■氧化层厚，多孔状，所以氧很容易渗透■一般大气环境里容易生锈，不可能根本防腐蚀铁锈普通碳钢4不锈钢保护膜（Cr2O3）普通碳钢+10.5%以上铬奥氏体、钢素体不锈钢GB国标JIS日本Cr022Cr11TiSUH409L10.5–11.7510Cr17SUS43016.0–18.006Cr19Ni10SUS30418.0~20.0■表面美观，耐腐蚀性强，可以不经过涂装、涂色使用■钝化膜薄而致密，所以外部氧很难渗透■但是酸、高温、放射性等恶劣的环境里，钝化膜遭破坏时有可能生锈5什么是不锈钢Cr含量大于10.5%wtC含量小于1.2%wt铁含量超过其它任何元素不锈钢系不锈钢和耐酸钢的总称。以不锈、耐蚀为主要特性。不锈钢系指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢；耐酸钢指耐酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢和耐酸钢在合金化程度上有较大差异，因此性能差别较大。10.5%6[大气中Fe-Cr(0.1%C)钢的耐蚀性,工业地区,10年暴露试验]00.30.60.91.21.51.8061030StainlessSteelCr含有量为10.5~30.0%的Steel(stain+less+steel)致密的Cr-Oxide形态的表面保护表面装饰美观。耐蚀性优越，由于环境的制约较少，而且卫生。还有，耐氧化性等高温特性优秀的钢铁制品。(㎏/m2)LowAlloyedSteelCr(%)腐蚀速度7BaseMetalBaseMetalBaseMetalCr2O3Cr2O3Cr2O3不锈钢的表面在受到外来物体的损伤后，Cr2O3钝化膜会受到破坏，但是不锈钢材料会在几分钟至数小时以内在破损的表面上形成新的钝化膜（含Cr量越高，形成越快），所以不锈钢材料在使用过程中能持续地产生防腐效果；但是不锈钢不是永远不生锈的。不锈钢材料钝化膜的自动修复过程82、不锈钢的特点低成本：降低材料费用，可靠性，循环使用美观设计，外观亮丽耐腐蚀：潮湿，高温机械性能：强度，塑性良好易加工：焊接性，成形性..用途广泛93、不锈钢的历史1820年M.Faraday(英)研究1~3%Cr低合金钢1899年P.Heroult(法)开发电炉1908~1910年W.Borchers(德)发现Fe-Cr的表面钝化现象及获得不锈钢的专利1909~1912年E.Mauler(德,Krupp)开发18-8不锈钢1913~1916年H.Brearley(英)开发SUS4201913~1914年W.R.Whitsey(英)开发SUS4301931年E.Houdreuot(德)开发添加Ti稳定化钢1940年E.T.Chelius开发氧气炼钢法1948年Hilty优先脱碳理论1967年Witten(德)开发VOD法1968年UCC(美)开发AOD法1968年Supper铁素体(C+N100ppm)实用化1990年利用连连轧，钢厂制造不锈钢实用化104、不锈钢的分类化学成分上分类金属组织上分类Fe-Cr系Fe-Cr-Ni系马氏体铁素体奥氏体双相钢析出硬化系不锈钢400系300系410,急冷硬化性,刀430,低价/加工性,微波炉304,耐腐蚀/加工性,广泛应用/餐具329J3L,高强度/高耐腐蚀，发电/船舶PH630,高强度/高耐腐蚀,航空/宇宙600系11奥氏体不锈钢基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织（γ相）为主，通常无磁性，一般通过冷加工变形强化（会产生一定磁性）的不锈钢；如304,316L,310S等。铁素体不锈钢基体以体心立方晶体结构的铁素体组织（ασ相）为主，通常有磁性，一般不通过热处理强化，冷加工变形可轻微强化的不锈钢；如430,443等。奥氏体-铁素体双相不锈钢基体兼有奥氏体和铁素体两相组织（其中较少相的含量一般大于15%），有磁性，可通过冷加工变形强化的不锈钢；如2205等。马氏体不锈钢基体为马氏体组织，有磁性，通过热处理来调整其力学性能的不锈钢；如410，420J2等沉淀硬化型不锈钢基体是马氏体或者奥氏体组织，能通过沉淀硬化（时效处理）处理使其硬（强）化的不锈钢；630等耐热钢在高温下具有较好化学稳定性和较好强度的钢。如409L等。不锈钢区分120Cr131-3Cr13增C0Cr18Ni9增Cr、Ni00Cr22Ni5Mo3N增Cr、减NiCr17Ni7减Cr、NiF型M型A型A-F型A-M型17-7PH加Mo、Al、Ti沉淀相强化不锈钢钢种演变1310.410.417.3[10-6/℃]热膨胀系数(100℃)Kg/㎟7.757.707.93密度[g/㎤]≥23≥21≥21Y.S机械部件,医疗器具,剪切用器具等厨房器具,供暖设备,机动车部件等建筑物内外装饰,厨房设备,化学设备,铁道车辆等广泛应用主要用途X△●低温冲击值○●X高温脆性X△●σ脆性●●X475℃脆性○(24.9)○(26)△(16.3)[W/mㆍk]热传导度(100℃)X△○焊接性●●X磁性△○○加工性●(≥55)△(≥46)○(≥53)强度(T.S)△○●耐蚀性品质特性FCC304BCC430BCT晶体结构物理性质410,420J1,2代表钢种奥氏体[300系]铁素体[400系]马氏体[400系]区分[优先顺序:●○△X]5、不锈钢种类特点14金属组织别特性比较区分奥氏体铁素体马氏体晶体结构FCC(FaceCenteredCubic)BCC(BodyCenteredCubic)BCT(BodyCenteredTetragonal)组织特性-组织非常安定-加工性,焊接性优秀-不会因热处理而硬化-加工性一般-因热处理而变成马氏体-硬度、强度高，延伸率低组织稳定化元素C,N,Ni,Mn,CuFe,Cr,Si,Mo,Ti,Nb奥氏体的变态组织●:位于(体心)的原子●:位于(体心)的原子●:位于(面心)的原子体心正方156、不锈钢牌号区分中国(GB)日本(JIS)美国(AISI/ASTM)SUS:Steel,Use,StainlessAISI:根据基准钢种分成3位数分类及标出特性，用途例06Cr19Ni10SUS304L304L304L~:没有特定的规律，但考虑钢种开发顺序,添加成分的高低而标记~:标出成分或用途的特性化符号原意例BBrake用410BFFreeCutting316FHHigh[C]304HJJapan430J1LLLow[C]0.03%304LMModify446MN[N]添加304N1SSpecial310SYYosetsu:焊接Y308Cu[Cu]添加303CuEGElectronGun305EGXMeXtraMaterialXM15J116国家标准中国GB/T3280，GB/T4237，GB/T20878，GB/T24511,日本JISG4305，JISG4304，JISG4312欧盟EN10088，EN10051，EN10028美国ASTMA240/480，ASMESA240/480不锈钢使用标准使用者可以在不同的标准之间找到相对应的钢种，但部分钢种在某些元素上会有细微的差别。如ASTM304L（Ni≥8）和SUS304L（Ni≥9）在Ni含量上就存在不同。17二、不锈钢的制造工程1、制造工程流程图2、制钢工程3、热轧和退火酸洗工程4、冷轧工程181、制造工程流程图废料铬镍其他合金电炉(EAF)精练炉(AOD)精练炉(VOD)连铸(C/C)SlabSlab加热炉(RF)热轧(RM→FM→D/C)BlackCoil罩式退火(BAF)热轧退火酸洗(H-APL)WhiteCoil(No.1)研磨(CGL)准备(CPL)热轧退火酸洗冷延(ZRM)冷延退火酸洗光亮退火调质压延形状校正表面研磨精整(钢卷)(窄带)(钢板)(2D)(BA)(2B)(HL,N0.3,No.4)制钢热轧冷轧19区分STS钢一般钢原料不锈钢废钢Ni&Cr合金铁矿石熔解电炉(电)熔矿炉精练精练炉(C氧)LD电炉(C氧)废料铬镍其他合金电炉(EAF)精练炉(AOD)精练炉(VOD)连铸(C/C)Slab区分AODVOD精练方式氩氧脱碳法真空脱碳法脱碳能力100ppm50ppm生产性高低适用范围泛用高纯度钢极低C,N钢世界使用率72%20%2、制钢工程和一般碳钢比较精练方法比较20AOD（氩氧脱碳）•占不锈钢总产量的70%；•AOD：炉衬采用多规格品种的碱性耐火材料，在底部安有自消式喷枪，吹入不同比例的氧氩（氮）混合气体进行脱碳，又名氩氧脱碳炉(精炼炉）。EAF（电弧炉）21转炉VOD（真空脱碳）•节省氩气消耗，转炉的衬寿命比AOD高，VOD更易冶炼超低碳、氮，高铝和含钛不锈钢•占全球总产量的20%•VOD：由真空、钢包、吹氧系统和合金添加设备组成。22Slab加热炉(RF)热轧(RM→FM→D/C)BlackCoil一般退火(BAF)热轧退火酸洗(H-APL)WhiteCoil(No.1)研磨(CGL)准备(CPL)区分300系(奥氏体系)400系铁素体系马氏体系全铁素体半铁素体退火特性高温、短时间高温、短时间低温、长时间低温、长时间罩式炉退火無無有有热轧退火酸洗3、热轧和退火酸洗工程钢种别退火酸洗工程23热轧机24黑皮卷25连续酸洗退火罩式退火炉•电解硫酸•清除卷表面的氧化皮•再结晶，改善组织性能热轧卷（白皮）26冷延(ZRM)冷延退火酸洗光亮退火调质压延形状校正表面研磨精整(钢卷)(窄带)(钢板)工程作业技术特征冷延用20辊轧机,冷延压延机反复来回压延退火工序氧化退火及酸洗-空气中热处理(氧化性)以后，酸洗处理去除氧化皮☞300系:混酸酸洗(HF+HNO3),400系:硝酸电解酸洗光亮退火Process-100%氢气环境下，保护气氛,表面没有氧化皮生成(2D)(BA)(2B)(HL,N0.3,No.4)4、冷轧工程2720辊森吉米尔轧机28冷轧酸洗退火线光亮退火线29冷轧精整30冷轧钢卷/板31三、合金元素的主要作用1、合金元素的作用2、按照合金成分添加的钢种种类321、合金元素的作用1)制钢时有脱氧,脱硫等效果,改善清洁度，改良热轧加工性的元素-Si,Mn,Al,Ti2)固溶强化,析出强化等，作为强化金属的手段添加的元素-C,N,Ti，Al,Cu,Be,P,Nb,W,V3)为改善耐腐蚀性,耐氧化性添加的元素-Mo,Cu,Ti,Nb,Si,Al4)其他特殊用途添加元素-P,S,Se,B■不锈钢含有基本金属(Base)铁(Fe)和主要元素Cr,Ni,通过添加Cr,Ni以外的元素可制造具有各种特性的不锈钢。元素作用C(低碳)C(高碳)MoCuTi,NbSi,AlS,Se耐腐蚀性(耐晶间腐蚀性)强度,硬度耐腐蚀性(耐孔蚀性)耐酸性耐腐蚀性耐氧化性切削性33成分影响碳(C)强烈的奥氏体形成元素，热处理时形成马氏体组织C量提高，强度增加,但冲击值下降在0.03%以下耐蚀性基本没有影响，但以铬碳化物(Cr23C6)析出时，晶间腐蚀、点蚀敏感性增大(在焊接热影响区发生问题)镍(Ni)作为奥氏体稳定化元素，使钢的组织微细化为形成Cr钝化膜起辅助作用(Ni含量越多,耐腐蚀性改善)■随着含有量，增加硬度、拉伸强度、屈服点，加工硬化性降低■提高韧性在4%以上时，抵抗应力腐蚀开裂使C或N的扩散速度降低，热传导速度降低铬(Cr)含12%以上时形成钝化膜防止腐蚀耐腐蚀性、耐磨性、耐氧化性提高显著影响耐点蚀性(含有28~30%以上时在常温下防止点蚀)铬添加量多时促进σ相(非磁性的脆弱相)析出易与碳结合，生成铬碳化物(Cr23C6)，发生晶间腐蚀34成分影响锰(Mn)耐氧化性因为塑性变形能优秀