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不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解
發布時間:2023-06-29 00:00:59瀏覽次數:

   不鏽鋼(Stainless Steel),指耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼,又稱不鏽耐酸鋼。耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質或具有不鏽性的鋼種稱為不鏽鋼;而將耐酸、堿、鹽等化學腐蝕介質的鋼種稱為耐酸鋼。由於兩者在化學成分上的差異,前者不一定耐化學介質腐蝕,而後者則一般均具有不鏽性。不鏽鋼的耐蝕性取決於鋼中所含的合金元素。


  通常,按照金相組織,把普通的不鏽鋼分為三類:奧氏體型不鏽鋼、鐵素體型不鏽鋼、馬氏體型不鏽鋼。在這三類基本金相組織基礎上,為了特定需求與目的,又衍生出了雙相鋼、沉澱硬化型不鏽鋼和含鐵量低於50%的高合金鋼。

按金相組織分為:

01

奧氏體型不鏽鋼。

基體以麵心立方晶體結構的奧氏體組織(CY相)為主,無磁性,主要通過冷加工使其強化(並可能導致一定的磁性)的不鏽鋼。美國鋼鐵協會以200和300係列的數字標示,如304。

02

鐵素體型不鏽鋼。

基體以體心立方晶體結構的鐵素體組織(a相)為主,有磁性,一般不能通過熱處理硬化,但冷加工可使其輕微強化的不鏽鋼。美國鋼鐵協會以430和446為標示。

03

馬氏體型不鏽鋼。

基體為馬氏體組織(體心立方或立方),有磁性,通過熱處理可調整其力學性能的不鏽鋼。美國鋼鐵協會以410, 420以及440數字標示。馬氏體在高溫下具有奧氏體組織,當以適當的速度冷卻至室溫時,奧氏體組織能夠轉變為馬氏體(即淬硬)。

04

奧氏體-鐵素體(雙相)型不鏽鋼。

基體兼有奧氏體和鐵素體兩相組織,其中較少相基體的含量一般大於15%,有磁性,可通過冷加工使其強化的不鏽鋼,329是典型的雙相不鏽鋼。與奧氏體不鏽鋼相比,雙相鋼強度高,耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕及點腐蝕能力均有明顯提高。

05

沉澱硬化型不鏽鋼。

基體為奧氏體或馬氏體組織,並能通過沉澱硬化處理使其硬化的不鏽鋼。美國鋼鐵協會以600係列的數字標示,如630,即17-4PH。

    一般來說,除合金外,奧氏體不鏽鋼的耐腐蝕性是比較優異的,在腐蝕性較低的環境中,可以采用鐵素體不鏽鋼,在輕度腐蝕性環境中,若要求材料具有高強度或高硬度,可以采用馬氏體不鏽鋼和沉澱硬化不鏽鋼。

特性和用途

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖1)

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖2)

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖3)

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖4)

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖5)表麵工藝

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖6)厚度區分

1、因為鋼廠機械在軋製過程中,軋輥受熱出現細微變形,導致軋出來的板子厚度出現偏差,一般中間厚兩邊薄。在測量板子厚度時國家規定應測量板頭中間部位。

2、公差的產生源於市場需求,一般分為大公差和小公差,如:

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖7)什麽樣的不鏽鋼不易生鏽?

影響不鏽鋼鏽蝕的主要因素有三點:

1、合金元素的的含量。一般來說,鉻含量在10.5%的鋼就不易生鏽。鉻鎳的含量越高防腐性就越好,如304材質鎳的含量要在8%~10%,鉻的含量要在18%~20%,這樣的不鏽鋼在一般情況下是不會生鏽的。

2、生產企業的冶煉工藝也會影響不鏽鋼的耐腐蝕性。冶煉技術好、設備先進、工藝先進的大的不鏽鋼廠無論是在合金元素的控製,雜質的去除、鋼坯冷卻溫度的控製都能得到保證,因此產品質量穩定可靠,內在質量好,不易生鏽。反之,一些小的鋼廠設備落後,工藝落後,冶煉過程中,雜質不能去除,生產的產品難免會生鏽。

3、處於氣候幹燥通風好的條件下不易生鏽。空氣濕度大,連續陰雨天氣或空氣中含酸堿度大的環境地區就易生鏽。如果周邊環境太差,304材質不鏽鋼也是會生鏽的。

不鏽鋼生鏽斑該怎樣處理?

1、化學方法

用酸洗膏或噴霧輔助其鏽蝕部位重新鈍化形成氧化鉻薄膜使其重新恢複耐腐蝕能力,酸洗之後,為了去除所有的汙染物和酸殘留物,用清水進行適當的衝洗非常重要。一切處理後用拋光設備重新拋光,用拋光臘封閉即可。對局部有輕微鏽斑的也可用1:1的汽油、機油混合液用幹淨抹布擦去鏽斑即可。

2、機械方法

噴砂清理,用玻璃或陶瓷微粒噴丸清理,湮沒,刷洗和拋光。用機械方法有可能擦去以前被清除的材料、拋光材料或湮沒材料造成的汙染。各種汙染尤其是外來鐵顆粒都可能成為腐蝕的來源,特別是在潮濕環境中。因此,機械清理表麵最好應當在幹燥條件下進行正規清理。使用機械法隻能清理其表麵,不能改變材料本身的抗腐蝕能力。因此,建議在機械清理後用拋光設備重新拋光,用拋光臘封閉。

常用不鏽鋼牌號及性能

1、304不鏽鋼。是應用量較大、使用範圍最廣的奧氏體不鏽鋼之一,適用於製造深衝成型部件和輸酸管道、容器、結構件、各類儀表本體等,也可以製造無磁、低溫設備和部件。

2、304L不鏽鋼。為解決因Cr23C6析出致使304不鏽鋼在一些條件下存在嚴重的晶間腐蝕傾向而發展的超低碳奧氏體不鏽鋼,其敏化態耐晶間腐蝕能力顯著優於304不鏽鋼。除強度稍低外,其它性能同321不鏽鋼,主要用於需焊接後又不能進行固溶處理的耐蝕設備和部件,可用於製造各類儀表本體等。

3、304H不鏽鋼。304不鏽鋼的內部分支,碳質量分數在0.04%~0.10%,高溫性能優於304不鏽鋼。

4、316不鏽鋼。在10Cr18Ni12鋼基礎上加人鉬,使鋼具有良好的耐還原性介質和耐點腐蝕能力。在海水和其他各種介質中,耐腐蝕性優於304不鏽鋼,主要用於耐點蝕材料。

5、316L不鏽鋼。超低碳鋼,具有良好的耐敏化態晶間腐蝕的性能,適用於製造厚截麵尺寸的焊接部件和設備,如石油化工設備中的耐蝕材料。

6、 316H不鏽鋼。316不鏽鋼的內部分支,碳質量分數在0.04%—0.10%,高溫性能優於316不鏽鋼。

7、317不鏽鋼。耐點蝕和抗蠕變能力優於316L不鏽鋼,用於製造石化及耐有機酸腐蝕的設備。

8、321不鏽鋼。鈦穩定化的奧氏體不鏽鋼,添加鈦提高耐晶間腐蝕性能,並具有良好的高溫力學性能,可用超低碳奧氏體不鏽鋼代替。除高溫或抗氫腐蝕等專用場合外,一般情況不推薦使用。

9、347不鏽鋼。铌穩定化的奧氏體不鏽鋼,添加铌提高耐晶間腐蝕性能,在酸、堿、鹽等腐蝕介質中的耐蝕性同321不鏽鋼,焊接性能良好,即可作耐蝕材料又可作耐熱鋼使用,主要用於火電、石化領域,如製作容器、管道、熱交換器、軸類、工業爐中的爐管以及爐管溫度計等。

10、904L不鏽鋼。超級完全奧氏體不鏽鋼,是芬蘭奧托昆普(OUTOKUMPU)公司發明的一種超級奧氏體不鏽鋼,其鎳質量分數為24%~26%,碳質量分數小於0.02%,耐腐蝕性極好,在非氧化性酸如硫酸、醋酸、甲酸、磷酸中具有很好的耐蝕性,同時具有良好的抗縫隙腐蝕及抗應力腐蝕性能。適用於70℃以下各種濃度硫酸,在常壓下耐任何濃度、任何溫度的醋酸及甲酸與醋酸的混酸中耐腐蝕性也很好。原有標準ASMESB-625將其歸人鎳基合金,新標準將其歸為不鏽鋼。中國隻有近似牌號015Cr19Ni26Mo5Cu2鋼,少數歐洲儀表廠商的關鍵材質采用904L不鏽鋼,例如E+ H的質量流量計的測量管就是采用904L不鏽鋼,勞力士手表的表殼也采用904L不鏽鋼。

11、440C不鏽鋼。馬氏體不鏽鋼、在可淬硬性不鏽鋼、不鏽鋼中硬度最高,硬度為HRC57。主要用於製作噴嘴,軸承,閥門的閥芯、閥座、套筒、閥杆等。

12、17-4PH不鏽鋼。馬氏體沉澱硬化不鏽鋼,硬度為HRC44,具有高強度、硬度和抗腐蝕性,不能用於高於300℃的溫度。對大氣及稀釋酸或鹽都具有良好的抗腐蝕能力,它的抗腐蝕能力與304不鏽鋼和430不鏽鋼一樣,用於製造海上平台,渦輪機葉片,閥門的閥芯、閥座、套筒、閥杆等。

13、300 係列——鉻-鎳奧氏體不鏽鋼

301——延展性好,用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化,焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不鏽鋼。301不鏽鋼在形變時呈現出明顯的加工硬化現象,被用於要求較高強度的各種場合。

302——實質上就是含碳量更高的304不鏽鋼的變種,通過冷軋可使其獲得較高的強度。

302B——是一種含矽量較高的不鏽鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能。

303和303Se——是分別含有硫和硒的易切削不鏽鋼,用於主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不鏽鋼也用於製作需要熱鐓的機件,因為在這類條件下,這種不鏽鋼具有良好的可熱加工性。

304N——是一種含氮的不鏽鋼,加氮是為了提高鋼的強度。

305和384——不鏽鋼含有較高的鎳,其加工硬化率低,適用於對冷成型性要求高的各種場合。

308——用於製作焊條。

309、310、314及330 不鏽鋼的鎳、鉻含量都比較高,為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不鏽鋼的變種,所不同者隻是碳含量較低,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不鏽鋼有著特別高的抗滲碳能力和抗熱震性。

不鏽鋼材料的金相、特性、工藝等問題詳解(圖8)


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