各類合金元素在不銹鋼中的作用

1、各類合金元素在不銹鋼中的作用各類合金元素在不銹鋼中的作用 2015.3合金元素對不銹鋼性能的影響合金元素對不銹鋼性能的影響二二不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系三三一一合金元素對不銹鋼組織的影響合金元素對不銹鋼組織的影響合金元素對不銹鋼組織的影響合金元素對不銹鋼組織的影響1 1(1) 影響不銹鋼組織的兩大類合金元素形成鐵素體的元素：Cr、Mo、Si、Al、Ti、Nb形成奧氏體的元素：C、N、Ni、Co、Mn、Cu(2)鉻當量與鎳當量是指各合金元素形成鐵素體組織或形成奧氏體組織的能力的總合CreqCr.5Mo.5Si.75Nb1.5Ti5.5Al0.75W，各元素前的數(shù)字為

2、該元素形成鐵素體的能力相當于鉻形成鐵素體能力的倍數(shù)NieqNiCo30(C+N) 0.5Mn0.3Cu，各元素前的數(shù)字為該元素形成奧氏體的能力相當于鎳形成奧氏體能力的倍數(shù)舍夫勒圖指出了自高溫冷卻后，鉻當量與鎳當量對不銹鋼基體組織的影響，從圖中可以根據(jù)不銹鋼化學(xué)成分中的鉻當量與鎳當量大致確定鋼的基體組織類型和組成(3)(3)鉻當量和鎳當量對組織的影響鉻當量和鎳當量對組織的影響Fe-Cr 平衡相圖，鐵素體，體心立方結(jié)構(gòu)具有鐵磁性奧氏體， 面心立方結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性金屬化合物，四方晶體結(jié)構(gòu)，不具有鐵磁性，脆硬，600-800 在基體上形成的富Cr的沉淀相，400-540 (4)(4) 對凝固組織的影

3、響對凝固組織的影響F模式：L+L+FA模式： L+LL+AF模式：L +LL+A模式：L +L u當Creq/Nieq1.5時，液相中先析出A，即采用AF凝固模式模式u當1.52Creq/Nieq1.95時，液相中先析出F，即采用FA模式以JISCO 304、316L、430、409L為例，分析奧氏體不銹鋼的凝固組織304、316L不銹鋼Creq/Nieq1.6-1.9之間，凝固模式為FA模式 430、409L不銹鋼Creq/Nieq2，凝固模式為F模式C Mn Ni Cr N Si Mo Nieq Creq Creq/Nieq3040.0451.158.03 18.14 0.0450.40

4、9.955 18.741.88 316L 0.0221.35 10.12 16.56 0.0120.52.06 11.46 19.371.69 4300.040.350.15 16.15 0.0350.320 1.525 16.6310.90 409L0.0170.20.1 11.52 0.0140.500.71 12.2717.28 w(Fe)=70% Fe-Cr-Ni三元系中的偽二元相圖w(Cr)=17%3044302205合金元素對不銹鋼性能的影響合金元素對不銹鋼性能的影響2 2(1) 力學(xué)性能置換型原子和間隙性原子所處位置示意圖元素對不銹鋼力學(xué)性能的影響1、鉻u銹鋼中鉻量的增加，不僅在

5、氧化性酸介質(zhì)中耐蝕性增加，而且對不銹鋼在氯化物溶液中（包括含l-的大氣和水介質(zhì)）耐應(yīng)力腐蝕、點蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕能力的提高也有重要影響。u鉻與不銹鋼中的碳形成碳化物，雖然降低鋼的耐蝕性，引起晶間腐蝕，但當碳量一定時，隨鋼中鉻量增加，晶間腐蝕敏感性則下降。u鎳在不銹鋼中，是僅次于鉻的重要合金元素。鎳可促進不銹鋼鈍化膜的穩(wěn)定性，提高不銹鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性。因此，不銹鋼中鉻與鎳共存，可顯著強化不銹鋼不銹性和耐蝕性。鎳對不銹鋼的高溫抗氧化性有益，但對高溫抗硫化性有害。u鎳與鉻組合能顯著降低奧氏體不銹鋼在苛性介質(zhì)(如NaOH)中的耐蝕性，鎳還可以提高18-8型不銹鋼耐氯化物應(yīng)力腐蝕的能力u隨奧氏體不銹

6、鋼中鎳量的增加，碳在鋼中的溶解度下降，高鎳奧氏體不銹鋼中含碳量需0.02%2、鎳3、銅銅可以提高不銹鋼的不銹性和耐蝕性，特別是在硫酸等還原性介質(zhì)中的作用更為明顯銅可以顯著降低不銹鋼的強度和冷加工硬化傾向，改善鋼的塑性，是提高各類不銹鋼冷成形性的重要元素4、氮u氮在鐵素體不銹鋼中的溶解度較低，但在奧氏體不銹鋼中的溶解度很高，容量無限，且價格低廉，是現(xiàn)代不銹鋼中非常有發(fā)展前途的重要合金元素u氮可以促進鈍化膜的鉻的富集，提高鋼的鈍化能力，降低鉻在碳中的活性，抑制鋼種鉻的碳化物的析出，降低晶間腐蝕敏感性。u氮不僅顯著提高奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼的耐氧化性酸、還原性酸介質(zhì)的全面腐蝕性能，而且還提高它們的

7、耐晶間腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕等局部腐蝕的性能，氮在不銹鋼中提高鋼的耐點蝕、縫隙腐蝕的能力約為鉻的1630倍5、錳u錳是奧氏體形成元素，隨不銹鋼中錳含量的增加，可顯著提高氮在鋼中的溶解度，氮、錳復(fù)合加入用來代替鋼中的昂貴稀缺的金屬鎳。但向不銹鋼中復(fù)合加入錳、氮，僅能從組織上獲得奧氏體而代替鎳，但并不能在耐蝕性方面代鎳，特別是錳的加入，不僅對不銹鋼的耐蝕性無益，而且常常是有害的6、碳u碳是傳統(tǒng)馬氏體不銹鋼中最重要的合金元素，的作用是擴大相區(qū)，提高鋼的淬透性，但隨鋼中碳含量的增加與馬氏體不銹鋼強度、硬度增加的同時，鋼的塑性、韌性，耐蝕性下降u碳與鋼中的鉻結(jié)合，形成鉻的碳化物，導(dǎo)致晶界貧鉻，引起晶間腐蝕和耐蝕性的下降u向不銹鋼中加入適量硅，可使不銹鋼具有優(yōu)良的耐高溫、高濃度硝酸和硫酸腐蝕的性能，這與硅在不銹鋼表面形成富硅的氧化物保護膜有關(guān)u當不銹鋼中硅含量過高時，會使得鋼種、等脆性相析出的敏感性增加，鋼的塑性、韌性下降，耐蝕性降低7、硅不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系不銹鋼成分、組織和性能的關(guān)系3 3u不銹鋼的不銹耐蝕性主要由化學(xué)成分決定u在一些條件的影響下，鋼中的化學(xué)成分之間的相互作用，既決定鋼的基體組織