不锈钢选用
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•不锈钢在化学环境腐蚀特性 •不锈钢之抗腐蚀性与加工性
•成本因素
2017/10/20
華新麗華(股)公司鹽水廠
4
沃斯田铁系不锈钢特性
沃斯田铁系不锈钢包含 2XX、3XX 材料微观组织 相、 + 相 ( + 相 )
材料强化：固溶强化、加工强化
退火状态之材料不具磁性，冷加工后材料磁性随加工量的增加而增加 冲击性质佳，无韧脆转换温度(DBTT) 具有良好的耐蚀性，但需避免敏化现象、SCC现象、孔蚀现象 沃斯田铁系不锈钢车削性质
严重腐蚀环境：奥氏体不锈钢、双相不锈钢
中度腐蚀环境：铁素体不锈钢 轻度腐蚀环境：马氏体不锈钢、析出硬化型不锈钢 抗敏化现象(造成材料局部腐蚀及晶界裂化) 选择低碳系列钢种如304L；稳态系列钢种如321、347(极低碳控制能力、稳定固溶 化处理制程及材料温度稳定性；本厂制程能力：C：0.02% ) 快削鋼選用(改善刀具粘屑及材料切屑不易断裂的问题)
2017/10/20
華新麗華(股)公司来自百度文库水廠
28
材料微观组织
(p39)
材料由高温时之微观组织为 相或 + 相 。 退火材为 相+ Carbide 。
淬火微观组织为麻田散体相 (残留沃斯田体相)
2017/10/20
華新麗華(股)公司鹽水廠
29
麻田散铁系不锈钢之冲击性质
(p35)
304F、303F、303Cu、316F、430F、416 (控制均匀适当的MnS分佈)
2017/10/20
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3
不
锈
钢
材
料
特
性
• 不锈钢材料基本简介
沃斯田铁系(奧氏體不銹鋼)
肥粒铁系(铁素體不銹鋼) 麻田散铁系(馬氏體不銹鋼)
析出硬化型
双相钢 • 高、低温性质
• 475C脆性、 相脆性
31
麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
(p16)
严重腐蚀环境：沃斯田铁系不锈钢、双相不锈钢
中度腐蚀环境：肥粒铁系不锈钢 轻度腐蚀环境：麻田散铁系不锈钢、析出硬化型不锈钢
2017/10/20
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32
麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
(p39)
本廠以添加钼(Mo)合金元素达到改善麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
華新麗華(股)公司鹽水廠
7
沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p25~26)
•固溶强化：利用C、N、B.….等合金元素强化材料强度 •加工硬化：材料变形，形成沃斯田体相自体加工硬化及变形诱发麻田散体相变态
-麻田散体相(一般以测定此相判断磁性大小) -麻田散体相 加工量 材料强度 材料磁性
2017/10/20
華新麗華(股)公司鹽水廠
19
材料微观组织： 相、 + 相
(p33~34)
符合%Cr-17(%C) 12.5%时，材料由高温至低温之微观组织为 相或 + 相 。
C 0.12%、14%~18%Cr：430；变形加工温度900C，易生成 相(冷却至室温时会 形成麻田散体相) 。
2017/10/20
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23
肥粒铁系不锈钢之SCC现象
肥力铁不锈钢具有良好抵抗应力腐蚀
2017/10/20
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24
肥粒铁系不锈钢之高温热疲劳性
(p37)
肥粒铁系不锈钢的高温疲劳阻抗性质较优于沃斯田铁系不锈钢 添加铌(Nb)合金元素达到改善肥粒铁系不锈钢之高温机械性质 使用钢种：430、409Cb.….等
不
锈
钢
选
用
华新丽华(股)公司 报告人： 工程师 关圣立
2017/10/20
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1
不
材料特性 材料机械性质 高温、低温性质 加工塑性成形性 …………
锈
钢
使用环境 温度 腐蚀环境 功能/结构 …………
选
用
成 材料成本 加工成本 维修成本 ……….. 本
选 择
(p35~36)
T(C)
肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用
Cr% DBTT 偏向高温侧
2017/10/20
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22
肥粒铁系不锈钢之敏化现象
(p36)
沃斯田铁系不锈钢敏化温度区间500 C ~ 850 C
肥粒铁系不锈钢敏化温度区间400 C ~ 700 C
11
不锈钢之腐蚀现象
(p69)
均匀腐蚀 伽凡尼腐蚀 间隙腐蚀 孔蚀 晶界腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳 冲蚀腐蚀 氢脆
2017/10/20
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12
沃斯田铁系不锈钢之敏化现象 (晶界腐蚀)
(p30~31)
304-as-annealed
304-650CX3hr
碳元素在沃斯田铁相固溶 450 C ~ 850 C 析出碳化物 可利用TTP图、TTS图判断，材料适当热处理及使用温度区间 避免敏化钢种：304L、316L、317L、321、347.….等
(p27)
T = 1100 C
1 2 3 4 301 302 304 310 5 6 7 8 316 9 321 10 347 20Cr-25Ni-Nb M316 FV 548
大部分沃斯田鐵系不銹鋼為雙相材(相+ 相) 熱處理可降低相面積率，但無法借由熱處理達到完全消除。
2017/10/20
2017/10/20
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5
沃斯田铁系不锈钢分类
304
(p18)
316
204Cu
具有良好的耐蚀性，但须避免敏化现象、SCC腐蚀及孔蝕 无磁性(退火状态)，加工成形会呈现磁性 冲击性质佳 易焊接
2017/10/20
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6
材料微观组织 ： 相、 + 相( + 相 )
C 0.35%、23%~30%Cr：446；材料由低温至高温无相变化，但应避免晶粒粗大 的现象。
2017/10/20
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20
肥粒铁不锈钢之加工硬化
(p19)
无法藉由加工硬化达到材料强化的目的 。
2017/10/20
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21
肥粒铁系不锈钢之冲击性质
2017/10/20
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10
沃斯田铁系不锈钢之冲击性质
(p35)
沃斯田铁系不锈钢为面心立方结构(fcc)，无韧脆转换温度，适合低温使用
肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用
低温使用钢种：304N、310、316.….等
2017/10/20
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三种微观组织形态
(1)沃斯田析出硬化不锈钢；(2)半沃斯田析出硬化不锈钢；(3)麻田散铁析出硬化不锈钢
析出硬化型不锈钢即为铬镍系不锈钢添加铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钴(Co)、钛(Ti)、铌(Nb)
等合金元素，经过适当热处理(以固溶化热处理为主)后供应下游加工业。
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34
析出硬化型不锈钢特性
析出硬化型不銹鋼種類及析出物 Alloy Precipitation-hardening phase Martensitic types PH13-8Mo Coherent NiAl + fine partical 15-5PH Face-centered cubic Curich phase 17-4PH Face-centered cubic Curich phase Custom 450 Lavestype phase containing Fe, Mo, Nb Custom455 Hexagonal closepacked ordered coherent Ni3Ti Semiaustenitic types 17-7PH Ordered bobycentered cubic PH15-7Mo NiAl + Ni3Al AM-350 Cr2N AM-350 Cr2N Austenitic types A-286 Ni3(Al, Ti) JBK-75 Ni3(Al, Ti)
(鹽霧測試結果)
2017/10/20
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33
麻田散铁系不锈钢之车削性质
100
(%) Turning Index
80 60 40 20 0 304 410 420 416 420F
材料添加Mn、S.….等合金元素，改善麻田散铁系不锈钢车削性质 使用钢种：416、420F
2017/10/20
材料强化机构
冲击性质 敏化现象、SCC现象 高温热疲劳性 车削钢种
2017/10/20
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18
肥粒铁系不锈钢(4XX)分类
430
(p20)
具有良好的耐蚀性(抗Cl应力腐蚀、孔蚀、间隙腐蚀) 无法藉由加工硬化强化材料 常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用 过热及焊接会造成晶粒粗大，且焊接时需作预热及焊后热处理
适
当
的
材
料
2017/10/20
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2
•材料选用基准
加工强化材料(如弹簧钢、车幅线 ；稳定机械性及加工硬化性 ) 选用 304H、302；不可选用304、430、410 低温环境下使用(低温脆裂；材料之冲击性质) 选择奥氏体不锈钢；不可选用铁素体、马氏体、双相钢(材料结构有关；需有极佳 P、S控制能力；本厂制程能力 P：0.02% ；S：0.001% ) 腐蚀环境的要求
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16
沃斯田铁系不锈钢之车削性质
304 303F
(p32)
材料添加Mn、S、Se.….等合金元素，改善沃斯田铁系不锈钢车削性质 快削钢种：304F、303F、303Cu.….等
2017/10/20
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17
肥粒铁系不锈钢特性
肥粒铁系不锈钢分类 材料微观组织 相、 + 相
2017/10/20
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25
肥粒铁系不锈钢之车削性质
100
(%) Turning Index
80 60 40 20 0 304 303F 430 446 430F
材料添加Mn、S.….等合金元素，改善肥粒铁系不锈钢车削性质 使用钢种：430F
2017/10/20
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2017/10/20
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13
沃斯田铁系不锈钢之SCC现象
构成应力腐蚀的条件
(p75~76)
腐蚀环境
材料敏感性 外加应力(拉伸应力)
(X100)
选用钢种： 304L 、 304H 、 302 、 316 、 347、310、314.….等
2017/10/20
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14
沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象
(p73)
自催化反应 选用钢种：316、316L、317.….等
2017/10/20
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15
沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象
(p74)
ASTM G48 - 6% FeCl2
~1.0m
~0.10m
~0.01m
表面粗糙度 孔蚀现象
2017/10/20
麻田散铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用。
2017/10/20
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30
麻田散铁系不锈钢之回火脆性
(p40)
麻田散铁系不锈钢为在 400 ° C ~ 550 ° C 回火处理，碳化物于晶界 析出造成回火脆性。
2017/10/20
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26
麻田散铁系不锈钢特性
麻田散铁系不锈钢分类 材料微观组织
冲击性质
回火脆性 耐蚀性质 车削钢种
2017/10/20
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27
麻田散铁不锈钢(4XX)分类
(p21)
410-as-annealed
410-WQ
可藉由热处理提升材料强度 回火脆性 常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用 耐蚀性较差
选取钢种： 304N、316N、304H、302.….
2017/10/20
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8
沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p19、p28)
18/9
304-as-annealed
2017/10/20
304-as-rolled
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9
沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p29)
沃斯田铁系不锈钢常温微观组织为准沃斯田体相及麻田散体相共存，因此常 温加工沃斯田体不锈钢易生成麻田散体相 -麻田散体相，可以用400 C ~ 800 C热处理消除 -麻田散体相，可以用150 C ~ 400 C热处理消除 高强度选取钢种(弹簧线、五金硬线、车幅线 )：304H、302、310…..等
•成本因素
2017/10/20
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4
沃斯田铁系不锈钢特性
沃斯田铁系不锈钢包含 2XX、3XX 材料微观组织 相、 + 相 ( + 相 )
材料强化：固溶强化、加工强化
退火状态之材料不具磁性，冷加工后材料磁性随加工量的增加而增加 冲击性质佳，无韧脆转换温度(DBTT) 具有良好的耐蚀性，但需避免敏化现象、SCC现象、孔蚀现象 沃斯田铁系不锈钢车削性质
严重腐蚀环境：奥氏体不锈钢、双相不锈钢
中度腐蚀环境：铁素体不锈钢 轻度腐蚀环境：马氏体不锈钢、析出硬化型不锈钢 抗敏化现象(造成材料局部腐蚀及晶界裂化) 选择低碳系列钢种如304L；稳态系列钢种如321、347(极低碳控制能力、稳定固溶 化处理制程及材料温度稳定性；本厂制程能力：C：0.02% ) 快削鋼選用(改善刀具粘屑及材料切屑不易断裂的问题)
2017/10/20
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28
材料微观组织
(p39)
材料由高温时之微观组织为 相或 + 相 。 退火材为 相+ Carbide 。
淬火微观组织为麻田散体相 (残留沃斯田体相)
2017/10/20
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29
麻田散铁系不锈钢之冲击性质
(p35)
304F、303F、303Cu、316F、430F、416 (控制均匀适当的MnS分佈)
2017/10/20
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3
不
锈
钢
材
料
特
性
• 不锈钢材料基本简介
沃斯田铁系(奧氏體不銹鋼)
肥粒铁系(铁素體不銹鋼) 麻田散铁系(馬氏體不銹鋼)
析出硬化型
双相钢 • 高、低温性质
• 475C脆性、 相脆性
31
麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
(p16)
严重腐蚀环境：沃斯田铁系不锈钢、双相不锈钢
中度腐蚀环境：肥粒铁系不锈钢 轻度腐蚀环境：麻田散铁系不锈钢、析出硬化型不锈钢
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麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
(p39)
本廠以添加钼(Mo)合金元素达到改善麻田散铁系不锈钢之耐蚀性质
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7
沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p25~26)
•固溶强化：利用C、N、B.….等合金元素强化材料强度 •加工硬化：材料变形，形成沃斯田体相自体加工硬化及变形诱发麻田散体相变态
-麻田散体相(一般以测定此相判断磁性大小) -麻田散体相 加工量 材料强度 材料磁性
2017/10/20
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19
材料微观组织： 相、 + 相
(p33~34)
符合%Cr-17(%C) 12.5%时，材料由高温至低温之微观组织为 相或 + 相 。
C 0.12%、14%~18%Cr：430；变形加工温度900C，易生成 相(冷却至室温时会 形成麻田散体相) 。
2017/10/20
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23
肥粒铁系不锈钢之SCC现象
肥力铁不锈钢具有良好抵抗应力腐蚀
2017/10/20
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24
肥粒铁系不锈钢之高温热疲劳性
(p37)
肥粒铁系不锈钢的高温疲劳阻抗性质较优于沃斯田铁系不锈钢 添加铌(Nb)合金元素达到改善肥粒铁系不锈钢之高温机械性质 使用钢种：430、409Cb.….等
不
锈
钢
选
用
华新丽华(股)公司 报告人： 工程师 关圣立
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1
不
材料特性 材料机械性质 高温、低温性质 加工塑性成形性 …………
锈
钢
使用环境 温度 腐蚀环境 功能/结构 …………
选
用
成 材料成本 加工成本 维修成本 ……….. 本
选 择
(p35~36)
T(C)
肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用
Cr% DBTT 偏向高温侧
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22
肥粒铁系不锈钢之敏化现象
(p36)
沃斯田铁系不锈钢敏化温度区间500 C ~ 850 C
肥粒铁系不锈钢敏化温度区间400 C ~ 700 C
11
不锈钢之腐蚀现象
(p69)
均匀腐蚀 伽凡尼腐蚀 间隙腐蚀 孔蚀 晶界腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳 冲蚀腐蚀 氢脆
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12
沃斯田铁系不锈钢之敏化现象 (晶界腐蚀)
(p30~31)
304-as-annealed
304-650CX3hr
碳元素在沃斯田铁相固溶 450 C ~ 850 C 析出碳化物 可利用TTP图、TTS图判断，材料适当热处理及使用温度区间 避免敏化钢种：304L、316L、317L、321、347.….等
(p27)
T = 1100 C
1 2 3 4 301 302 304 310 5 6 7 8 316 9 321 10 347 20Cr-25Ni-Nb M316 FV 548
大部分沃斯田鐵系不銹鋼為雙相材(相+ 相) 熱處理可降低相面積率，但無法借由熱處理達到完全消除。
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5
沃斯田铁系不锈钢分类
304
(p18)
316
204Cu
具有良好的耐蚀性，但须避免敏化现象、SCC腐蚀及孔蝕 无磁性(退火状态)，加工成形会呈现磁性 冲击性质佳 易焊接
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6
材料微观组织 ： 相、 + 相( + 相 )
C 0.35%、23%~30%Cr：446；材料由低温至高温无相变化，但应避免晶粒粗大 的现象。
2017/10/20
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20
肥粒铁不锈钢之加工硬化
(p19)
无法藉由加工硬化达到材料强化的目的 。
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肥粒铁系不锈钢之冲击性质
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10
沃斯田铁系不锈钢之冲击性质
(p35)
沃斯田铁系不锈钢为面心立方结构(fcc)，无韧脆转换温度，适合低温使用
肥粒铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用
低温使用钢种：304N、310、316.….等
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三种微观组织形态
(1)沃斯田析出硬化不锈钢；(2)半沃斯田析出硬化不锈钢；(3)麻田散铁析出硬化不锈钢
析出硬化型不锈钢即为铬镍系不锈钢添加铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钴(Co)、钛(Ti)、铌(Nb)
等合金元素，经过适当热处理(以固溶化热处理为主)后供应下游加工业。
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34
析出硬化型不锈钢特性
析出硬化型不銹鋼種類及析出物 Alloy Precipitation-hardening phase Martensitic types PH13-8Mo Coherent NiAl + fine partical 15-5PH Face-centered cubic Curich phase 17-4PH Face-centered cubic Curich phase Custom 450 Lavestype phase containing Fe, Mo, Nb Custom455 Hexagonal closepacked ordered coherent Ni3Ti Semiaustenitic types 17-7PH Ordered bobycentered cubic PH15-7Mo NiAl + Ni3Al AM-350 Cr2N AM-350 Cr2N Austenitic types A-286 Ni3(Al, Ti) JBK-75 Ni3(Al, Ti)
(鹽霧測試結果)
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33
麻田散铁系不锈钢之车削性质
100
(%) Turning Index
80 60 40 20 0 304 410 420 416 420F
材料添加Mn、S.….等合金元素，改善麻田散铁系不锈钢车削性质 使用钢种：416、420F
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材料强化机构
冲击性质 敏化现象、SCC现象 高温热疲劳性 车削钢种
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18
肥粒铁系不锈钢(4XX)分类
430
(p20)
具有良好的耐蚀性(抗Cl应力腐蚀、孔蚀、间隙腐蚀) 无法藉由加工硬化强化材料 常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用 过热及焊接会造成晶粒粗大，且焊接时需作预热及焊后热处理
适
当
的
材
料
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•材料选用基准
加工强化材料(如弹簧钢、车幅线 ；稳定机械性及加工硬化性 ) 选用 304H、302；不可选用304、430、410 低温环境下使用(低温脆裂；材料之冲击性质) 选择奥氏体不锈钢；不可选用铁素体、马氏体、双相钢(材料结构有关；需有极佳 P、S控制能力；本厂制程能力 P：0.02% ；S：0.001% ) 腐蚀环境的要求
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16
沃斯田铁系不锈钢之车削性质
304 303F
(p32)
材料添加Mn、S、Se.….等合金元素，改善沃斯田铁系不锈钢车削性质 快削钢种：304F、303F、303Cu.….等
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肥粒铁系不锈钢特性
肥粒铁系不锈钢分类 材料微观组织 相、 + 相
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肥粒铁系不锈钢之车削性质
100
(%) Turning Index
80 60 40 20 0 304 303F 430 446 430F
材料添加Mn、S.….等合金元素，改善肥粒铁系不锈钢车削性质 使用钢种：430F
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13
沃斯田铁系不锈钢之SCC现象
构成应力腐蚀的条件
(p75~76)
腐蚀环境
材料敏感性 外加应力(拉伸应力)
(X100)
选用钢种： 304L 、 304H 、 302 、 316 、 347、310、314.….等
2017/10/20
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14
沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象
(p73)
自催化反应 选用钢种：316、316L、317.….等
2017/10/20
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15
沃斯田铁系不锈钢之孔蚀现象
(p74)
ASTM G48 - 6% FeCl2
~1.0m
~0.10m
~0.01m
表面粗糙度 孔蚀现象
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麻田散铁系不锈钢为立方体心结构(bcc)，有韧脆转换温度，不适合低温使用。
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30
麻田散铁系不锈钢之回火脆性
(p40)
麻田散铁系不锈钢为在 400 ° C ~ 550 ° C 回火处理，碳化物于晶界 析出造成回火脆性。
2017/10/20
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麻田散铁系不锈钢特性
麻田散铁系不锈钢分类 材料微观组织
冲击性质
回火脆性 耐蚀性质 车削钢种
2017/10/20
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麻田散铁不锈钢(4XX)分类
(p21)
410-as-annealed
410-WQ
可藉由热处理提升材料强度 回火脆性 常温韧性不佳，有韧脆转换温度，不适合低温使用 耐蚀性较差
选取钢种： 304N、316N、304H、302.….
2017/10/20
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沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p19、p28)
18/9
304-as-annealed
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304-as-rolled
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沃斯田铁系不锈钢强化机构
(p29)
沃斯田铁系不锈钢常温微观组织为准沃斯田体相及麻田散体相共存，因此常 温加工沃斯田体不锈钢易生成麻田散体相 -麻田散体相，可以用400 C ~ 800 C热处理消除 -麻田散体相，可以用150 C ~ 400 C热处理消除 高强度选取钢种(弹簧线、五金硬线、车幅线 )：304H、302、310…..等