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电水壶公司五金车间不锈钢基础知识培训培训人：贾树卓2020/4/20一、什么是不锈钢？二、为什么不生锈？三、不锈钢如何分类？四、常用不锈钢的特性与用途五、不锈钢表面加工等级、特征及用途六、中国与世界各地区不锈钢钢号近似对照目录一、不锈钢的定义：不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。一般来讲不锈钢有普通（一般）不锈钢和耐蚀钢两种，耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将其中耐酸、碱和盐等侵蚀性强的介质腐蚀的钢称为耐蚀钢，或耐酸钢。二、为什么不生锈？金属腐蚀的形式有两种：一种是化学腐蚀，一种是电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化学作用；电化学腐蚀是金属在酸、碱、盐等电解质溶液中由于原电池的作用而引起的腐蚀。为什么生锈？提高钢耐蚀性的方法很多，如表面镀金属，涂非金属层，电化学保护和改变腐蚀环境、介质等。但钢件在高温、高压以及强腐蚀介质下工作是，利用合金化方法，提高材料本身的腐蚀性是最有效的控制腐蚀的措施。合金化二、为什么不生锈？6提高不锈钢耐腐蚀性的中最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。下面分别介绍一下不锈钢中主要元素的作用：合金化返回7决定不锈钢属性的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。1、铬在不锈钢中的决定作用返回8Cr的作用主要体现在两方面：①铬使铁基固溶体的电极电位提高：当Cr加入铁中形成固溶体，其电极电位随Cr量增加呈突变式变化，铁电极电位的显著升高，则腐蚀跳跃式显著减弱。不锈钢中的Cr含量均大于12%1、铬在不锈钢中的决定作用返回9②铬吸收铁的电子使铁钝化：Cr可使钢的表面很快形成一层致密、稳定、完整并能与铁的基体牢固结合的Cr2O3钝化膜，从而有效地防止或减轻钢的继续腐蚀。1、铬在不锈钢中的决定作用返回碳对不锈钢有重要的影响，如钢中的碳完全进入固溶体，则对腐蚀性能无明显影响。当不锈钢中的含碳量增高时，则以碳化物的形式析出，一方面增加钢中微电池的数目从而加剧钢的腐蚀；同时与Cr易形成Cr碳化物，减少基体中的含Cr量，使其电极电位降低；如果Cr碳化物沿晶界析出，从而导致晶间腐蚀。2、碳在不锈钢中的两重性但为保证不锈钢的具有一定力学性能，又必须维持一定量的碳。因此，不锈钢含碳量较低，大多数不锈钢的Wc=0.1~0.2%，不超过0.4%。只有要求高硬度，高耐磨性的不锈钢，含碳量才能增加到0.85~0.95%（如9Cr18），为提高钢的耐蚀性，必须提高钢中的含铬量。2、碳在不锈钢中的两重性镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，形成奥氏体，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。3、镍的作用是在与铬配合后才发挥出来的铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20％以下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以很多国家开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践，在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。4、锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温，从而提高不锈钢的腐蚀性能。4、锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含18％铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。4、锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍5、不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀6、钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响，除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外，不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素，如硅、硫、磷等．也有的是为了某些特定的目的而加入的，如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说，这些元素相对于已讨论的九种元素，都是非主要方面的，虽然如此，但也不能完全忽略，因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响硅是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。钴作为合金元素在钢中应用不多，这是因为钴的价格高及其在其它方面（如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等）有着更重要的用途。在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多，常用不锈钢如9Crl7MoVCo钢（含1.2-1.8％钴）加钴，目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度，因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响硼高铬铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti钢中加0.005％硼，可使在沸腾的65％醋酸中的耐腐蚀性能提高。加微量的硼（0.0006～0.0007％）可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。少量的硼由于形成低熔点共晶体，使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大，但含有较多的硼（0.5～0.6％）时，反而可防止热裂纹的产生。含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响磷在一般不锈钢中都是杂质元素，但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著，故含量可允许高一些，如有的资料提出可达0.06％，以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0.06％（如2Crl3NiMn9钢）以至0.08％（如Cr14Mnl4Ni钢）。利用磷对钢的强化作用，也有加磷作为时效硬化不锈钢的合金元素，PH17－10P钢(含0.25％磷)和PH－HNM钢（含0.30%磷）等。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响硫和硒在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2～0.4％的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性。同时，硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少，而且要严格控制其含量。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响稀土元素稀土元素应用于不锈钢，目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素，可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加0.02~0.5％的稀土元素（铈镧合金），可显著改善锻造性能。7、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响小结以上主要从合金化方面讲述了不锈钢的耐腐蚀性。此外，减少或清除钢中各种不均匀现象也是提高钢耐蚀性的重要措施。通过真空冶炼、电渣重熔等净化工艺，提高钢的纯度，减少夹杂物数量；加入合金元素，提高钢的淬透性；进行适当的热加工和热处理，去除应力、组织及化学成分的不均匀性，例如细化晶粒，使碳化物离子弥散分布、去应力退火或回火，扩散退火清除偏析等。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类：有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类：基本上可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等；按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；三、不锈钢如何分类？按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等。工业上应用的不锈钢主要按金相组织可分为三大类：铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢和双相不锈钢。三、不锈钢如何分类？1、奥氏体不锈钢：在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni8%~10%、C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。1、奥氏体不锈钢：如加入S，Ca，Se等元素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢对浓硝酸有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。返回2、铁素体不锈钢：在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%，具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。2、铁素体不锈钢：这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。3、奥氏体--铁素体双相不锈钢：是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。3、奥氏体--铁素体双相不锈钢：与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。4、马氏体不锈钢：通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型，如2Cr13,3Cr13,4Cr13等。粹火后硬度较高，不同回火温度具有不同强韧性组合，主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。4、马氏体不锈钢：根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。小结工业中应用的不锈钢的组织除了上面讲的四种基本类型以外，还有马氏体—铁素体，奥氏体－马氏体等过渡型的复相不锈钢，以及具有马氏体－碳化物组织的不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。四、常用不锈钢的特性与用途钢号特性用途奥氏体钢301与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网17Cr-7Ni-低碳301L是在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料17Cr-7Ni-0.1N-低碳304作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196℃~800℃）。家庭用品（1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件18Cr-8Ni304L作为低C的304钢，在一般状态下，其