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不锈钢品种及工艺介绍太钢技术中心2008年4月2不锈钢的基本知识太钢不锈钢生产工艺及产品规格太钢不锈钢重点品种介绍太钢产品检验主要内容3z不锈钢的基本概念z不锈钢的发展历史z不锈钢的产品分类不锈钢的基本知识z不锈钢的腐蚀原理z不锈钢的生产工艺z不锈钢的选材应用4¾不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称或统称。不锈钢：在大气和淡水等弱腐蚀介质中不生锈的钢。耐酸钢：在酸、碱、盐和海水等苛刻腐蚀性介质中耐腐蚀的钢。¾钢中Cr含量大于10.5％；由于Cr的作用，钢材表面生成一层致密的不溶解于某些介质的坚固的富Cr氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界介质隔离而不发生化学作用。¾不锈是“相对的”，不锈不一定耐酸，耐酸一般不锈。不锈钢的基本知识——基本概念5¾不锈钢的发明是世界冶金史上的一重大成就。¾20世纪初，法国（1904-1906）发现了Fe-Cr合金¾英国（1909-1911）发现了Fe-Cr-Ni合金同期德国提出了不锈性和钝化理论。¾英国1912-1913开发了Cr（12-13）马氏体不锈钢¾美国开发Cr（14-16），C（0.07-0.15）的铁素体不锈钢¾德国开发奥氏体不锈钢，1929年取得18-8的专利，1931提出18-8Ti不锈钢；¾同时，法国发现奥氏体中含有铁素体时会改善耐晶界腐蚀，开发双相不锈钢；¾1946年美国研制M沉淀硬化17-4PH，随后既具有高强度又可进行冷加工成型的半奥氏体沉淀硬化不锈钢17-7PH等；至此，一系列不锈钢基本齐全，并一直延续至今。不锈钢的基本知识——发展历史6¾40-50年代，节Ni的Cr-Mn-N和Cr-Mn-Ni-N不锈钢、超低碳奥氏体不锈钢；¾60年代，1：1的双相不锈钢和高纯铁素体以及马氏体时效不锈钢取得进展；¾随后，通过化学成分（C、Cr、Ni）的调整和合金元素（Mo、Cu、Si、N、Mn、Nb）的填加，降低夹杂物，改善其使用性能，适应不同环境的要求。从生产工艺来看，大型化、高速化、连续化、自动化是不锈钢工艺、装备的主要发展方向。不锈钢的基本知识——发展历史7¾按钢的组织结构分类可分为：奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。奥氏体不锈钢铁素体不锈钢双相不锈钢几种不锈钢的显微组织不锈钢的基本知识——不锈钢分类8¾按钢的化学成分分类可分为：Cr不锈钢（400系）、Cr-Ni不锈钢（300系）、Cr-Mn-N-Ni不锈钢（200系）、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。¾按钢的功能分类可分为：低温不锈钢、耐热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。不锈钢的基本知识——不锈钢分类90Cr131-3Cr13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沉淀相强化不锈钢的基本知识——不锈钢分类1000Cr19Ni90Cr18Ni9降低C提高耐蚀性加Mo、Cu、Ti提高抗还原性酸能力0Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni90Cr18Ni9加Ti、Nb稳定化提高抗晶间腐蚀能力0-1Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni11Nb加Mo、Cu、Ti提高抗还原性酸和晶腐能力1Cr18Ni12Mo2Ti等加Cr、Ni提高耐热性0Cr23Ni13、0Cr25Ni20以Mn、N代Ni节约Cr、Ni1Cr18Mn6Ni5N、202J等00Cr17Ni14Mo2不锈钢的基本知识——不锈钢分类合金元素对性能的影响（以0Cr18Ni9为例）11不锈钢的基本知识——品种介绍不锈钢铬系（AISI400系）不锈钢铬镍系（AISI300系）不锈钢马氏体不锈钢铁素体不锈钢Fe-Cr-C1Cr13（410）2Cr13（420）Fe-Cr-Ni1Cr17Ni2（431）0Cr11Ti（409）0Cr17（430）奥氏体不锈钢双相不锈钢沉淀硬化不锈钢AISI200系AISI600系1Cr17Mn6Ni5（201）1Cr18Mn8Ni5N（202）0Cr19Ni9（304）0Cr17Ni14Mo2（316）1Cr25Ni5Mo1.5（329）00Cr25Ni5Mo3N（SAF2205）0Cr17Ni4Cu4Nb（630）0Cr17Ni7Al（631）（AISI200、AISI300、AISI400、AISI600系美国钢铁协会标准系列）按化学成分（特征元素）分类按组织结构分类代表性牌号主要特点●无Ni或低Ni，成本低●弱介质中具耐蚀性●高强度、高硬度●塑、韧性差焊接性不良●无Ni或低Ni，成本低●良好的耐蚀性●冷加工硬化倾向较低●导热系数高、热胀系数小●高Mn、N代Ni，成本较低●耐蚀性一般，敏化态晶腐敏感●高N导致冷成型性差●Cu、P含量高，不利于回收利用●含Ni较高，成本较高●综合性能最好●优异的耐蚀性能●良好的高温抗氧化性●含Ni量多在5％-7％●兼有奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能特点●含Ni在4％-25％不等●耐蚀性好，强度高●常见的631、632对氢脆敏感12¾奥氏体不锈钢在高Cr不锈钢中添加Ni，降低了马氏体转变温度，在室温下具有了奥氏体组织。主要钢种：以18-8型为基础，形成了奥氏体不锈钢系列。该系列钢种综合力学性能良好，焊接性能良好，便于进行机械加工和冲压等，是不锈钢中使用量最大的一类，约占不锈钢总比例的60-70%。不锈钢的基本知识——品种介绍130Cr18NI9（304）中板、冷板作为不锈钢、耐热钢广泛应用，食品、一般化工、原子能工业等。00Cr19Ni10（304L）超低碳，耐晶间腐蚀性能优良，200系（201、202J）作为以Mn、N代Ni钢种，添加Cu等，在某些使用要求不高的场合代替304。00Cr17Ni7（301L）冷加工后具有高强度，车辆厢体、弹簧等用。不锈钢的基本知识——品种介绍1400Cr17Ni14Mo2（316L）在海水等各种介质中，优于304，耐点蚀材料。0Cr19Ni9N（304N）添加N，提高强度，耐腐蚀性不降低，结构用材料。0Cr18Ni9Cu添加Cu，改善冷加工性，加工硬化率低，深冲用钢。1Cr18NI9Ti（321）增加Ti，提高耐晶间腐蚀性能，不适用于装饰。不锈钢的基本知识——品种介绍159锰系不锈钢的耐蚀性仍取决于钢中的铬量，镍也是非常有益的元素。9锰和氮主要是在形成和稳定奥氏体方面代镍，在耐蚀性方面则不能代镍，锰还对钢的耐蚀性有害。9在铬量相同条件下，锰系钢的耐蚀性一般要低于镍系钢。在弱腐蚀环境中，锰系钢可以代替相对应的镍系钢，但随介质腐蚀性的增强，锰系与镍不锈钢间耐蚀性的差距要拉大，锰系钢不能代替镍系钢。锰系钢只能在不降低使用镍系钢的耐蚀性的那些腐蚀环境中使用。不锈钢的基本知识——品种介绍16¾铁素体不锈钢铁素体不锈钢指Cr含量在11%-30%，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。根据钢中Cr含量，可分为Cr11%-15%、Cr16%-20%、Cr21%-30%。主要钢种：409L、0Cr13Al（405）、1Cr17（430）、436、444等。不锈钢的基本知识——品种介绍17铁素体不锈钢的特点与优势（与铬镍奥氏体不锈钢相比）9不含或个别牌号仅含少量镍，成本和价格均较低；9屈服强度高，加工硬化倾向小，易于冷加工；9对应力腐蚀不敏感（免疫），未见破坏的实例，在许多腐蚀环境中，耐蚀性还与相同铬量的铬镍奥氏体不锈钢相当；9有磁性，可作为耐蚀软磁材料，如电磁阀等；9导热系数高，适于热交换的用途；9热胀系数小，适于热胀、冷缩，热循环的使用条件。不锈钢的基本知识——品种介绍18铁素体不锈钢的缺点与成因缺点现象成因475℃脆性在400－500℃长期加热或停留后出现的脆性α’相的沉淀中温脆性在500－800℃长期加热或停留后出现的脆性σ（χ）相的沉淀高温脆性950℃加热后出现的脆性碳氮化物析出，晶粒长大脆性转化温度在室温以上正常热处理后出现脆性（还受截面尺寸、冷却速度、有无缺口和缺口形状的影响碳氮化物析出，晶粒尺寸晶间腐蚀敏感性大高于900－950℃加热或焊后，即使急冷仍会产生在铁素体中，碳和氮的固溶度很低，碳氮化物形成、析出速度快，导致晶界迅速形成铬贫化不锈钢的基本知识——品种介绍19传统铁素体不锈钢的缺点及防止措施缺点成因防止措施475℃脆性α′相的沉淀不在α′相形成温度长期加热或使用中温脆性σ（χ）相的沉淀不在σ（χ）相形成温度长期加热或使用高温脆性碳、氮化物析出，晶粒粗大降低钢中碳、氮含量，细化晶粒室温韧性低，脆性转变温度高，对缺口敏感碳、氮、氧等的化合物析出，晶粒粗大降低钢中间隙元素碳、氮、氧的含量，细化晶粒较高的晶间腐蚀倾向富铬的碳化物形成降低钢中碳量，加入钛、铌等稳定化元素不锈钢的基本知识——品种介绍209传统（普通）铁素体不锈钢－由于传统冶金技术生产，常规的碳、氮含量。化学成分和组织结构上的特点，性能上的某些不足长期影响着生产和应用。9现代铁素体不锈钢－近代冶金技术生产，低碳、氮，超低碳、氮和高纯化。由于化学成分所引起的性能上的某些不足已得到极大程度的克服和相当圆满的解决，是节镍不锈钢的主要方向。不锈钢的基本知识——品种介绍21900Cr12Ti（409L）热板、冷板耐高温，抗氧化性能优良，主要用于汽车排气管以及其它装饰用途。90Cr13Al（405）中板、复合板在高温下冷却不产生显著硬化。汽轮机材料，淬火用部件以及做复合材料等。91Cr17（430系）冷板耐蚀性优良的通用钢种，建筑内装饰用，家庭用器具，家电用部件。不锈钢的基本知识——品种介绍229高纯430Ti（Nb）比普通Cr17（430）不锈钢具有更佳焊接性、耐晶间腐蚀性，更好的深冲性、抗皱性和优良的冲击韧性和低的脆性转变温度的用途，如化工厂的吸收塔、热交换器、输送管道、容器，建筑的内装饰、厨房设备和家用电器中要求焊接的深冲设备和构件。9高纯00Cr17Mo(436)、00Cr18Mo2（444）加工成型性，焊接性等优良，脆性转变温度进一步降低，在大气和淡水等环境中，耐蚀性优于304不锈钢并与316不锈钢相近。主要用途有建筑面板，厨房设备，市政公共设施，轻工和纺织工业的清洁设备，太阳能热水器，耐应力腐蚀的换热设备。不锈钢的基本知识——品种介绍23低铬铁素体不锈钢（经济型不锈钢）9现代低铬铁素体不锈钢指含11%～14%Cr的低碳、氮和超低碳、氮的一些牌号；9主要牌号00Cr12(410L)和00Cr11NbTi(466)以及0Cr12NiTi(3CR12)等；9由于它们有综合性能好，且寿命周期成本低的优势，主要以代替碳钢为目标。9它们的成本约为18-8(304)Cr-Ni奥氏体不锈钢的1/2，因此，又被称为经济（实用）不锈钢。9应用在集装箱、货车厢体、汽车排气管矿山运输、城市公共设施等领域。不锈钢的基本知识——品种介绍24¾马氏体不锈钢Cr含量在11.5-18.0%，随碳含量的提高，提高了钢的硬度和强度。主要钢种有：1-3Cr13、9Cr18、Cr17Ni2等。该系列钢种焊接性能较差，主要用于刀具、汽轮机叶片、医疗器械等。不锈钢的基本知识——品种介绍2591Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr131Cr13主要用于韧性要求较高且具有不锈性的部件，如叶片、阀门等，也可用作常温下的一些设备；2Cr13除了做叶片外，还可用于叶轮、紧固件等承受应力较高的部件；3Cr13用于强度、硬度要求更高的结构件、耐磨件、如轴、螺栓、弹簧、活塞杆、耐蚀刀具等。此类钢随碳含量的增加，强度、硬度提高，而冷塑性和韧性下降，同时耐蚀性能降低。99Cr18是马氏体不锈钢中C、Cr含量最高的钢种，具有高强度，不锈、耐蚀性能。一般用于外科刀具、优质刀剪、滚珠等。不锈钢的基本知识——品种介绍26¾双相不锈钢是具有铁素体+奥氏体组织，由于兼有两相的性能特点，该钢种具有韧性高、脆性转变温度低，焊接性能得到改善。屈服强度显著提高，特别适于制造含氯化物和硫化氢介质条件下的设备，双相不锈钢又因高强度使其在负荷较重的结构应用