特殊性能钢
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化学成分特点: Wc = 0.08～0.14% WCr=17～19% WNi=8～11% Cu、Ti、Mo等
热处理特点:固溶处理;稳定化处理; 消除应力退火，不能进行热处理强化
用途: 化工容器、管道、抗磁仪表等。
管板换热器 大型化工储罐
2017/9/24
不锈钢容器 8
耐热钢
定义：
在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢
钢种: 1Cr13～4Cr13 化学成分特点: Wc = 0.1～0.4 %
WCr = 13 %
热处理特点: 淬火＋回火 组织：回火索氏体 结构件
回火马氏体 刀具
不锈钢锅 不锈钢剪刀
2017/9/24
不锈钢船用螺旋桨 不锈钢机械零6 件
wk.baidu.com
2)铁素体型不锈钢
钢种: 1Cr17、1Cr28等。
化学成分特点:
3
不锈钢
性能要求: ① 高耐蚀性 ② 高硬度、高耐磨性（制作工具） ③ 高强度（制作重要结构零件） ④ 较好的加工性能
2017/9/24
4
不锈钢
成分特点:
① 低碳(0.1%～0.2%） ② 主加元素Cr、Cr—Ni，辅加元素为Ti、Nb、Mo、Cu、Mn、N
Cr——提高钢基体电极电位；生成致密的 Cr2O3 氧化膜 含量大于13%时，形成单相 F
汽轮机叶片 汽车气门
2017/9/24
13
高锰耐磨钢
定义 ：
在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化的高锰钢。
球磨机
2017/9/24
挖掘机
颚式破碎机
14
典型牌号 ZG100Mn13Cr2
含铬W Cr 2 %
锰含量W Mn 13 % 碳含量W c 1 % 铸钢
性能特点：高硬度、耐磨性、韧性。
成分：高碳 Wc = 1.0～1.3 %
如拖拉机履带板、球磨机衬板、破碎 机牙板、挖掘机铲齿和铁路道岔等。
球磨机衬板
挖 掘 机 铲 齿
2017/9/24
铁路道岔
履带
17
练习
提供以下材料： ZG100Mn13Cr2 、45 、0Cr18Ni9 、 T10A、12Cr13等，请为以下零件选择合适材料： 大型化工储罐 0Cr18Ni9、挖掘机铲齿 ZG100Mn13Cr2、 汽轮机叶片 12Cr13 。
10
提高耐热性途径：
1）抗氧化性：
加入合金元素Cr、 Si、Al等, 在 钢的表面形成稳
定、致密的氧化膜。
2）提高热强性：
σ bcc
fcc
晶体结构：
晶体结构不同，持久强度不同；
T 550℃
2017/9/24
11
3）固溶强化: 加入W、Mo、 Nb、Ti、V
等元素强化基体；提高再结晶温度。
4）弥散强化: 加入Nb、V、Ti
等元素形成碳化物，在晶 内弥散析出。
σ 晶界
5）晶界强化: 形成粗晶,减少晶界，
加入Mo、V、B、Zr等元素，使晶界强化。
T等
晶内 T
2017/9/24
12
钢种及用途： 抗氧化钢 ( 不起皮钢 ) : 奥氏体型钢1Cr18Ni9T
珠光体型 15CrMo
热强钢 马氏体型1Cr13
奥氏体型18-8型
Ni——获得单相 A ；或形成 A+F（通过热处理，提高钢的强度） Mo、Cu——提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力 Ti、Nb——形成稳定碳化物，使Cr保留在基体中，减轻A晶界腐蚀倾向 Mn、N—— 部分代 Ni 以获得 A；提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性
2017/9/24
5
常用不锈钢
1)马氏体型不锈钢 --- Cr13型钢
2
不锈钢
金属的防腐措施:
① 加入Cr 、Al等形成钝化模（致密而牢固的氧化膜，如Cr2O3） ② 减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组织 ③ 形成原电池时：加入Cr，减少两极的电极电位差，提高阳极的
电极电位 ④ 覆盖层保护: 涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。
2017/9/24
发蓝打包带
电镀SLR车模
Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %
热处理特点: 750-780℃ 空冷
不能进行热处理强化。
用途: 化工设备中要求耐蚀性高、塑
性好、强度低的容器、管道等。
2017/9/24
硝酸生产装置
7
3)奥氏体型不锈钢
钢种: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti
碳钢及合金钢（工业用钢）
结构钢 工具钢
特殊性能钢
2017/9/24
1
不锈钢 ——在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢
金属腐蚀的概念
（1）化学腐蚀——金属与化学介质直接产生化学反应 （2）电化学腐蚀——金属在腐蚀介质中形成原电池，阳极失去电子被腐蚀
(a)
2017/9/24
(b)
(c)
电化学腐蚀过程示意图
抗氧化性 ( 热稳定性 )
性能特点： 高温强度
蠕变强度
( 热强性 )
持久强度
汽车气门
2017/9/24
9
蠕变：恒定应力σ下，随t↑，ε↑
例：塑料雨衣挂一段时间后破洞。
T
(MPa)
t
持久强度：σ固定，随t↑，断裂
材料在一定的温度下和规定的时间内，不发生蠕变断裂的最大应力。
T t
(
M
P
a
)
2017/9/24
高锰 WMn = 11～14 %
热处理：水韧处理
室温组织：过饱和单相奥氏体。
2017/9/24
15
水韧处理工艺
铸态组织高锰钢 加热到1050～1100℃
水淬
A + Cm
表层M
A
A
受到剧烈冲击或较大压力
HB500
心部A HB220
2017/9/24
铸态
水韧处理
16
用途：
既要求耐磨又要求耐冲击的零件。
热处理特点:固溶处理;稳定化处理; 消除应力退火，不能进行热处理强化
用途: 化工容器、管道、抗磁仪表等。
管板换热器 大型化工储罐
2017/9/24
不锈钢容器 8
耐热钢
定义：
在高温下具有抗氧化性和高温强度的特殊钢
钢种: 1Cr13～4Cr13 化学成分特点: Wc = 0.1～0.4 %
WCr = 13 %
热处理特点: 淬火＋回火 组织：回火索氏体 结构件
回火马氏体 刀具
不锈钢锅 不锈钢剪刀
2017/9/24
不锈钢船用螺旋桨 不锈钢机械零6 件
wk.baidu.com
2)铁素体型不锈钢
钢种: 1Cr17、1Cr28等。
化学成分特点:
3
不锈钢
性能要求: ① 高耐蚀性 ② 高硬度、高耐磨性（制作工具） ③ 高强度（制作重要结构零件） ④ 较好的加工性能
2017/9/24
4
不锈钢
成分特点:
① 低碳(0.1%～0.2%） ② 主加元素Cr、Cr—Ni，辅加元素为Ti、Nb、Mo、Cu、Mn、N
Cr——提高钢基体电极电位；生成致密的 Cr2O3 氧化膜 含量大于13%时，形成单相 F
汽轮机叶片 汽车气门
2017/9/24
13
高锰耐磨钢
定义 ：
在强烈冲击载荷作用下发生冲击形变硬化的高锰钢。
球磨机
2017/9/24
挖掘机
颚式破碎机
14
典型牌号 ZG100Mn13Cr2
含铬W Cr 2 %
锰含量W Mn 13 % 碳含量W c 1 % 铸钢
性能特点：高硬度、耐磨性、韧性。
成分：高碳 Wc = 1.0～1.3 %
如拖拉机履带板、球磨机衬板、破碎 机牙板、挖掘机铲齿和铁路道岔等。
球磨机衬板
挖 掘 机 铲 齿
2017/9/24
铁路道岔
履带
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练习
提供以下材料： ZG100Mn13Cr2 、45 、0Cr18Ni9 、 T10A、12Cr13等，请为以下零件选择合适材料： 大型化工储罐 0Cr18Ni9、挖掘机铲齿 ZG100Mn13Cr2、 汽轮机叶片 12Cr13 。
10
提高耐热性途径：
1）抗氧化性：
加入合金元素Cr、 Si、Al等, 在 钢的表面形成稳
定、致密的氧化膜。
2）提高热强性：
σ bcc
fcc
晶体结构：
晶体结构不同，持久强度不同；
T 550℃
2017/9/24
11
3）固溶强化: 加入W、Mo、 Nb、Ti、V
等元素强化基体；提高再结晶温度。
4）弥散强化: 加入Nb、V、Ti
等元素形成碳化物，在晶 内弥散析出。
σ 晶界
5）晶界强化: 形成粗晶,减少晶界，
加入Mo、V、B、Zr等元素，使晶界强化。
T等
晶内 T
2017/9/24
12
钢种及用途： 抗氧化钢 ( 不起皮钢 ) : 奥氏体型钢1Cr18Ni9T
珠光体型 15CrMo
热强钢 马氏体型1Cr13
奥氏体型18-8型
Ni——获得单相 A ；或形成 A+F（通过热处理，提高钢的强度） Mo、Cu——提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力 Ti、Nb——形成稳定碳化物，使Cr保留在基体中，减轻A晶界腐蚀倾向 Mn、N—— 部分代 Ni 以获得 A；提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性
2017/9/24
5
常用不锈钢
1)马氏体型不锈钢 --- Cr13型钢
2
不锈钢
金属的防腐措施:
① 加入Cr 、Al等形成钝化模（致密而牢固的氧化膜，如Cr2O3） ② 减少原电池形成的可能性，使金属具有均匀的单相组织 ③ 形成原电池时：加入Cr，减少两极的电极电位差，提高阳极的
电极电位 ④ 覆盖层保护: 涂漆、电镀、发蓝、磷化等工艺。
2017/9/24
发蓝打包带
电镀SLR车模
Wc = 0.1 %左右 WCr = 17 %
热处理特点: 750-780℃ 空冷
不能进行热处理强化。
用途: 化工设备中要求耐蚀性高、塑
性好、强度低的容器、管道等。
2017/9/24
硝酸生产装置
7
3)奥氏体型不锈钢
钢种: 0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、 0Cr18Ni9Ti、1Cr18Ni9Ti
碳钢及合金钢（工业用钢）
结构钢 工具钢
特殊性能钢
2017/9/24
1
不锈钢 ——在腐蚀介质中具有很高的抗腐蚀能力的钢
金属腐蚀的概念
（1）化学腐蚀——金属与化学介质直接产生化学反应 （2）电化学腐蚀——金属在腐蚀介质中形成原电池，阳极失去电子被腐蚀
(a)
2017/9/24
(b)
(c)
电化学腐蚀过程示意图
抗氧化性 ( 热稳定性 )
性能特点： 高温强度
蠕变强度
( 热强性 )
持久强度
汽车气门
2017/9/24
9
蠕变：恒定应力σ下，随t↑，ε↑
例：塑料雨衣挂一段时间后破洞。
T
(MPa)
t
持久强度：σ固定，随t↑，断裂
材料在一定的温度下和规定的时间内，不发生蠕变断裂的最大应力。
T t
(
M
P
a
)
2017/9/24
高锰 WMn = 11～14 %
热处理：水韧处理
室温组织：过饱和单相奥氏体。
2017/9/24
15
水韧处理工艺
铸态组织高锰钢 加热到1050～1100℃
水淬
A + Cm
表层M
A
A
受到剧烈冲击或较大压力
HB500
心部A HB220
2017/9/24
铸态
水韧处理
16
用途：
既要求耐磨又要求耐冲击的零件。