奥氏体系不锈钢及其热处理工艺

奥氏体系不锈钢及其热处理工艺

目录

一、奥氏体不锈钢 (2)

（一）奥氏体不锈钢成分 (2)

（二）奥氏体不锈钢合金化原理 (3)

（三）奥氏体不锈钢型号 (5)

（四）奥氏体不锈钢种类 (6)

（五）奥氏体不锈钢的特点 (8)

（六）奥氏体不锈钢优缺点 (9)

（七）奥氏体不锈钢生产工艺 (9)

二、金属的腐蚀 (10)

（一）金属的腐蚀及防护 (10)

（二）腐蚀的现象及意义 (11)

（三）化学腐蚀及保护膜 (11)

（四）电化学腐蚀及其防护 (13)

（五）腐蚀损坏的形式及特点 (17)

（六）材料抗蚀性的评定 (21)

三、奥氏体不锈钢晶间腐蚀 (23)

（一）晶间腐蚀产生的机理 (23)

（二）不锈钢晶间腐蚀原因分析 (23)

（三）影响晶间腐蚀的因素 (24)

（四）防止晶间腐蚀的措施 (26)

四、奥氏体不锈钢焊缝热影响区的组织分析 (29)

（一）焊缝凝固裂纹 (29)

（二）热影响区（液化）裂纹 (31)

（三）高温低塑性裂纹 (30)

五、奥氏体不锈钢的热处理工艺分析 (34)

（一）固溶化处理 (34)

（二）稳定化退火 (35)

（三）消除应力处理 (36)

（四）敏化处理 (36)

（五）奥氏体不锈钢的冷加工强化及去应力处理 (38)

（六）奥氏体不锈钢热处理应注意的一些问题 (39)

六、奥氏体不锈钢工程热处理实例分析 (43)

（一）奥氏体不锈钢的发展方向 (43)

奥氏体系不锈钢及其热处理工艺

一、奥氏体不锈钢

（一）奥氏体不锈钢成分

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~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，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。

奥氏体不锈钢在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%。由于奥氏体不锈钢具有优良的性能和特点，使其越来越受到重视和应用，特别是在核电设备的制造生产中，更是被应用于制造重要、关键的零部件。

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浓硝酸具有良好的耐蚀性。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。以上是奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份对照表1

奥氏体不锈钢新旧牌号化学成份对照表1

（二）奥氏体不锈钢合金化原理

提高钢耐蚀性的方法很多，如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法，提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一，其原理及方法如下：

1.加入合金元素，提高钢基体的电极电位，从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。

一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺，Si的大量加入会使钢变脆，因此，只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。

Cr 能提高钢(不锈钢)的电极电位，但不是呈线性关系。实验证明钢的电极电位随合金元素的增加，存在着一个量变到质变的关系，遵循1/8规律。当Cr含量达到一定值时即1／8原子（l／8、2／8、3/8……）时，电极电位将有一个突变。因此，几乎所有的不锈钢中，Cr含量均在12.%（原子）以上，即11.7%（质量）以上。

2.加入合金元素使钢(不锈钢)的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基

体结合牢固的钝化膜。

从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入Cr、Si、Al等合金元素，使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜，就可提高钢(不锈钢)的耐蚀性。

3.加入合金元素使钢(不锈钢)在常温时能以单相状态存在，减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。

如加入足够数量的Cr或Cr－Ni,使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。

4.加入Mo、Cu等元素，提高抗腐蚀的能力。

5.加入Ti，Nb等元素，消除Cr的晶间偏析，从而减轻了晶间腐蚀倾向。

6.加入Mn、N等元素，代替部分Ni获得单相奥氏体组织，同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。

随着医学界就环境中的微量元素对健康影响的深入研究，现已证实了许多金属元素如铬、镍、钼、镉、锰、钛等及其化合物对人体健康有着不同性质，不同程度的危害。我国对于用不锈钢制成的厨具也已制订出卫生标准。但是如果使用者缺乏这方面的知识，使用不当，不锈钢中的微量金属元素同样会在人体内慢慢累积，当累积的数量达到某一限度，就会危害人体健康。所以使用不锈钢厨具、食具必须注意如下几点：

（1）切忌用不锈钢锅煲中药，因中药含有多种生物碱、有机酸等成分，特别是在加热条件下，很难避免不与之发生化学反应，而使药物失效，甚至生成某些毒性更大的络合物。

（2）切勿用强碱性或强氧化性的化学药剂如苏打、漂白粉、次氯酸钠等进行洗涤。因为这些物质都是强电解质，同样会与不锈钢起电化学反应。

（3）不可长时间盛放盐、酱油、醋、菜汤等，因这些食品中含有很多电解质，如果长时间盛入，则不锈钢同样会像其他金属一样，与这些电解质起电化学反应，使有毒的金属元素被溶解出来。