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不锈钢选材与应用蓝宝书一、不锈钢基础知识1.不锈钢定义2.不锈钢的种类3.不锈钢合金元素作用4.不锈钢的标准5.不锈钢的特性二、不锈钢腐蚀及防护1．不锈钢腐蚀机理2．不锈钢腐蚀类型三、不锈钢的选材1.材料选择要求防腐要求焊接要求设备工艺要求表面粗糙度要求加工要求2.不锈钢成本节约采购成本提高材料利用率新材料及替代材料的使用四、不锈钢的应用及维护1.各主要钢种具体应用领域2.不锈钢（设备）维护3.P287各种不锈钢的耐腐蚀性能和防护方法表面清洗方法表面钝化处理3.不锈钢的保管及运输不锈钢的保管不锈钢的运输五、不合理选材和使用案例一、不锈钢基础知识1、不锈钢定义不锈钢是约含12%Wt以上Cr(铬)成分的铁基合金钢，具有表面华丽、耐腐蚀性强的特点，在不经任何涂料、刷漆等表面处理情况下广泛使用，代表钢种是13cr钢、18cr钢、18cr-8Ni钢。一般情况下，把含铬量超过12%的铁基合金都称为不锈钢。含铬量超过30%的一般称为耐热合金钢。从金相角度分析，不锈钢的主要成分Cr在钢表面形成薄而致密的钝化保护膜，防止外界氧进入金属基体内，因此具备不易生锈的特性。不锈钢是如何耐腐蚀的（图）钢+12%铬钝化氧化保护膜不锈钢铬——不锈钢的基石，形成了保护性氧化膜2、不锈钢的种类不锈钢大体上按化学成分和金相组织分类，按化学成分可以分为Fe-Cr系和Fe-Cr-Ni系，按金相组织可以分为奥氏体系、铁素体系、马氏体系、双相系以及析出硬化系。(1)铁素体系不锈钢体心立方体结构体心立方结构，耐蚀性不如奥氏体不锈钢，但其抵抗应力腐蚀开裂(SCC)的性能优越于奥氏体不锈钢；常温下具有强磁性，热处理不能硬化，具有优秀的冷延加工性(冷轧)。铁素体不锈钢–400系列—Fe-Cr(2)奥氏体系不锈钢优异的韧性，在低温冷冻条件下仍保持优异的塑性和成形性良好的焊接性较高热膨胀导热率较低易于冷作硬化无磁性面心立方结构面心立方结构，热处理不能硬化，但通过冷加工可以硬化。代表钢种是304，18Cr-8Ni是其基本组成。常温、高温下都为奥氏体组织，无不定性。304钢种从熔融状态凝固成固相时，优先析出S-铁素体、常温下应该存在完全的奥氏体相组织，但是，由于成份偏析而形成部分S-铁素体，它有害于热加工。但是加工后，由于冷加工导致形变马氏体的产生，所以经冷加工的材料，会产生部分磁性，而且随着硬化程度的增加，磁性增加。300系列奥氏体不锈钢Fe-Cr-Ni，Fe-Cr-Ni-Mo（3）双相不锈钢常温下具有奥氏体和铁素体混合相，强度高，铁素体组织起着抑制应力腐蚀开裂(SCC)作用。双相不锈钢（铁素体-奥氏体）的特性高强度良好的耐氯离子、应力腐蚀断裂性能较好的耐冲蚀腐蚀性能良好的成形性和焊接性有磁性（4）马氏体系不锈钢马氏体不锈钢常温下强磁性，一般来讲其耐蚀性不突出，但强度高，适用于高强度结构用钢。高温下具有稳定的奥氏体组织，空冷或油冷条件下转变成马氏体相，常温时具有完全的马氏体组织。400系列的另一部分，代表性牌号有410，410，431等（5）沉淀硬化系不锈钢基体组织可为不同种类–马氏体,铁素体，半奥氏体等；经适当热处理，在基体上通过析出碳化物和金属间化合物而不是淬火使钢强化；高硬度、高强度、低塑性；耐腐蚀能力有时接近于304不锈钢,通常较之低得多；代表性牌号17-4PH。3、不锈钢合金元素作用铁素体、奥氏体还是双相不锈钢？影响不锈钢组织的两大类合金元素奥氏体形成元素铬、钼、硅、铌、钨铁素体形成元素镍、氮、锰、碳、铜形成奥氏体的能力：Nie=%Ni+30x%C+0.5x%Mn+26x%N-0.02+2.77形成铁素体的能力：Cre=%Cr+1.5%Si+1.4%Mo+%Nb-4.99合金元素作用铬+是形成不锈钢最重要的元素，是不锈钢表面保护性氧化膜的主要元素，没有铬就没有不锈钢。+耐腐蚀，特别是在氧化性介质中+显著提高高温抗氧化性和高温强度-强碳化物和氮化物形成元素-金属间相的主要成份镍+促进奥氏体结构的形成，使奥氏体结构稳定化，使不锈钢具有优异的成形性、焊接性和韧性+促进不锈钢钝化膜的稳定性，强化不锈钢的不锈耐蚀性，降低点蚀和缝隙腐蚀的扩散速率+耐还原性酸和碱介质+对高温抗氧化性能有益钼+增强不锈钢钝化膜的稳定性，提高在还原性介质如还原性酸中的耐腐蚀性+提高在氯离子环境中的耐腐蚀性，如耐点蚀、缝隙腐蚀和氯离子应力腐蚀开裂的能力+提高高温强度-增加金属间相的形成氮+形成奥氏体+提高耐点蚀/缝隙腐蚀能力+提高室温和高温强度+减小形成金属间相的倾向-在铁素体相中形成氮化铬铜+提高在硫酸介质中的耐腐蚀性+改善冷成型性+析出硬化元素，表面抗菌性-降低热塑性碳+提高高温强度-形成碳化铬-降低塑韧性硫+提高切削加工性-由于热脆性造成的裂纹钛、铌+可与碳结合，防止碳化铬形成锰+增加氮溶解度+抑制硫的有害作用，防止热脆性-对不锈钢的不锈耐蚀性有负面影响-不利于高温氧化性能-降低钢的塑韧性4、不锈钢标准国标07版国标美标日标欧标钢种标准钢种钢种标准钢种标准钢种标准0Cr18Ni9GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni10304ASTMA240/ASMESA240SUS304JISG43051.4301EN10028-700Cr19Ni10GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni10304LASTMA240/ASMESA240SUS304LJISG43051.4307EN10028-71Cr18Ni9TiGB4237-92热/GB3280-92冷321ASTMA240/ASMESA2401.4541EN10028-70Cr18Ni10TiGB4237-92热/GB3280-92冷06Cr18Ni11TiSUS321JISG430500Cr17Ni14Mo2GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr17Ni12Mo2316LASTMA240/ASMESA240SUS316LJISG43051.4404EN10028-700Cr22Ni5Mo3N企标Q太新002-2006022Cr22Ni5Mo3NS31803ASTMA240/ASMESA240329J3LJISG43041.4462EN10028-70Cr25Ni20GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr25Ni20310SASTMA240/ASMESA240SUS310SJISG43051.4951EN10028-70Cr23Ni13GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr23Ni13309SASTMA240/ASMESA240SUS309SJISG43051.4950EN10028-700Cr19Ni13Mo3GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr19Ni13Mo3317LASTMA240/ASMESA240SUS317LJISG43051.4438EN10028-71Cr17GB4237-92热/GB3280-92冷10Cr17430ASTMA240/ASMESA240SUS430JISG43051.4016EN10028-700Cr12Ti企标Q/TX3115-2005409LASTMA240/ASMESA240SUH409LJISG43051.4512EN10028-700Cr17MoGB3280-92冷SUS436LJISG430500Cr18Mo2GB3280-92冷0Cr19Mo2NbTi444ASTMA240/ASMESA240SUS444JISG43051.4521EN10028-70Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷06Cr13410SASTMA240/ASMESA240SUS410SJISG43051Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷12Cr13410ASTMA240/ASMESA240SUS410JISG43052Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷20Cr13420ASTMA240/ASMESA240SUS420J1JISG43051.4021EN10028-73Cr13GB4237-92热/GB3280-92冷30Cr13SUS420J2JISG43051.4028EN10028-700Cr12GB4237-92热/GB3280-92冷022Cr12SUS410LJISG43055、不锈钢的特性1）一般特性不锈钢的特性可以分为物理性能，包括耐蚀性、焊接性、蠕变强度(Creep)、成型加工性，其中尤其重要的耐蚀性机理与一般碳素钢不同，它主要靠不锈钢表面形成的钝化膜来保持其表面不被锈蚀。Cr含量达到10%以上时耐蚀性变良好。一般来讲，奥氏体系钢种的耐蚀性最好，其次是铁素体和马氏体。2）品质特性A.表面品质不锈钢薄板价格昂贵，客户对它的表面要求非常高。但不锈钢薄板在制造过程中不可避免会出现各种各样的缺陷，如划伤、麻点、折痕、辊印、裂纹、污染等，从而影响其表面质量。a.划伤、折痕等缺陷不管是用于餐具、锅等的高级材，还是用于钢管的低级材，表面一般都不允许存在这种缺陷。b.麻点、辊印等缺陷由于这类缺陷在抛光时很难去掉，所以一般表面不允许出现麻点、辊印等缺陷，但这些轻微的缺陷经过研磨后可以用于建筑装饰、厨具等。c.表面污染、色差等由于这类缺陷是表面性的，抛光后可以方便地去除，因此那些加工后需要抛光的产品不会影响其质量，像锅、钢管等用途。d.裂纹、疤痕等缺陷由于是深度及内部的缺陷，拉伸后易开裂，因此用于变形较大的深加工用途时，这种缺陷不允许存在。B.抛光性能(BQ性)目前不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序（只有少数用途如热水器、饮水机内胆等不需要抛光）因此，这就要求原料具有良好的抛光性能。影响不锈钢抛光性能的主要因素有：a.原料表面粗度不锈钢原料表面粗度由热卷原料表面粗度、冷轧工艺、轧辊材质等因素决定。原料粗度越大，则抛光性能越差，粗度越小，则抛光性能越好。b.原料表面缺陷如划伤、麻点、过酸洗等，对抛光性能有不利影响。c.原料晶粒若晶粒尺寸太大，不均匀，在深拉伸时表面易出现桔皮现象，从而影响BQ性，若晶粒尺寸小，均匀，则表面不易出现桔皮，BQ性相对好。C.力学性能:这里的材质是指不锈钢的力学性能，主要指硬度、屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。见下表(JIS标准)：区分屈服强度抗拉强度延伸率硬度YS(N/mm2)TS((N/mm2)EI(%)HV304≥205≥520≥40≤200304L≥175≥480≥40≤200316≥520≥40≤200316L≥175≥480≥40≤200430≥205≥450≥22≤200按照硬度的不同要求区分为：DDQ材、硬材、一般材。区分DDQ材一般材硬材EL(%)≥53%≥50%≥45%硬度≤170≤175≤180主要用途二类餐具，保温杯，锅类等流通用途，容器等研磨材，钢管，机械构件等1).DDQ(deepdrawingquality)材是指用于深拉(冲)用途的材料，也就是大家所说的软材，它的主要特点是延伸率较高(≥53%)，硬度较低(≤170)，晶粒度G/S7.0-8.0)，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、二类餐具、洗涤槽等制品的企业，其产品的加工比一般都较高，有时加工比达1.98左右，SUS304DDQ材就是用于这些要求高加工比用途的产品。当然加工比1.9以上的产品一般都需要经过几道次的拉伸才能完成，如果硬度值太高，延伸率太低的话，在加工深拉制品时产品极易开裂，影响成品合格率。2).硬材是指用于钢管、研磨、机械构件等用途，硬度相对较高的材料。这种材料的特点是延伸率相对较低(≥45%)，硬度较高(≤HV180)，晶粒度G/S8.5-9.0。它主要用于不需伸拉或较小拉伸就能得到的制品。它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好。3).一般材主要是指硬度介于DDQ材和硬材的材料，一般使用于流通用途、电器、容器等用途。其延伸率≥50%，硬度HV≤175，晶粒度G/S8.5左右。a).形状所谓形状是指钢板的