特殊性能钢介绍 ppt课件
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固溶处理是奥氏体不锈钢最大程度的软化处理。 由于这时的奥氏体具有最大的合金度，所以也具有 最高的耐蚀性能。
材料科学与工程学院
14
特殊性能钢
稳
也称为稳定化退火。这种处理只是
定 化 处
在含Ti、Nb的A不锈钢中使用。合理 选择稳定化处理的温度和时间，→获
理 得最佳的效果。
高于Cr23C6的溶解温度而低于TiC的 溶解温度。通常采用850~950℃，保温 2~4h后空冷，如下图所示。在稳定化 退火过程中，能将Cr23C6转变为TiC， →彻底消除晶间腐蚀倾向。
①蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢
塑性变形（即蠕变）的抗力；以
700 0.2 /
1000
表示
700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大
应力。
②持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的
❖形成单相固溶体 ❖提高冶金质量，减少杂质 ❖消除组织、成分不均匀性、内应力 ❖表面防护
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6
特殊性能钢
不锈钢的分类与常用牌号
不锈钢按其空冷组织不同分为五类：
马氏体型；
铁素体型；
奥氏体型；
双相型；
沉淀硬化型；
(奥氏体型不锈钢约占不锈钢总产量的70％)
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7
特殊性能钢
铁素体不锈钢
常见的有：低、中碳的Cr13型（如1Cr13、2Cr13、 3Cr13、4Cr13）和高碳的Cr18型（如9Cr18、9Cr18MoV 等）。
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10
特殊性能钢
马氏体不锈钢的热处理
常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质 处理和淬火+低温回火。
软化处理有两种方法：
软 化
一是进行高温回火，将锻轧件加热
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9
特殊性能钢
马氏体不锈钢
马 氏 体 不 锈 钢 ： 碳 0.1%～1.0%， 铬 12%～18%。 此 类 钢只在氧化性介质中(如大气、海水、氧化性酸)耐蚀， 而在非氧化性介质中(如盐酸、碱溶液等)耐蚀性很低； 钢的耐蚀性随铬含量的降低和碳含量的增加而降低， 钢的强度、硬度和耐磨性则随碳的增加而改善。
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3
特殊性能钢
电化学腐蚀
❖ 电化学腐蚀是在导电介 质当中，由于金属与介 质之间发生电化学作用 而引起的腐蚀，在腐蚀 过程中伴有电流存在。
❖ 例如空气、土壤、电解 质溶液（如水溶液）以 及熔融盐中金属的腐蚀 均以电化学腐蚀为主。
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4
特殊性能钢
影响腐蚀的因素
❖ 金属的性质（化学成分与组织）
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理 马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
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特殊性能钢
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。
质 处 理
因为铬↑抗回火性和AC1点，所以调质回 火温度也相应↑.通常为640~700℃。
回火后应采用油冷 ?
淬
3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工
特殊性能钢
特殊性能钢及热处理
特殊性能钢是指以某些特殊物理、化学或 力学性能为主的钢种，其类型很多，在工程上 常用的主要有:
※不锈钢 ※耐热钢 ※耐磨钢
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1
特殊性能钢
一、不锈钢
不锈钢通常是不锈钢（耐大气、蒸汽和水等 弱腐蚀介质腐蚀的钢）和耐酸钢（耐酸、碱、 盐等强腐蚀介质腐蚀的钢）的统称，全称不锈 耐酸钢。
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特殊性能钢
铁素体不锈钢的脆性
❖ 高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要有 几个方面
❖由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶 粒粗化速率高。在600℃以上晶粒就开始 长大，而A不锈钢相应为900℃
❖F不锈钢存在475℃脆性
❖金属间化合物σ相沿晶界形成
❖ 铁素体不锈钢热处理的目的是消除加工应力、 获得单相固溶体，退火
广泛用于化工、石油、卫生、食品、建筑、 航空、原子能等行业。
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2
特殊性能钢
化学腐蚀
❖ 化学腐蚀是材料与介质之间发生化学反 应而引起的腐蚀，在作用过程中没有电 流（电荷的定向流动），主要包括
➢干燥气体(表面上没有湿气冷凝)中腐蚀，如 轧钢时的氧化、内燃机活塞氧化等；
➢非电解质溶液中的腐蚀，这是指金属在不导 电的液体中发生的腐蚀,例如金属在有机液体 (如酒精、石油制品等)中的腐蚀。
碳含量<0.15%、铬含量12％～30％，耐蚀性优于马 氏体不锈钢。Cr是铁素体形成元素，致使此类钢从室 温到高温（1000℃左右）均为单相铁素体；
塑性加工、切削加工和焊接性较优。主要用于对耐蚀 性和抗氧化性有较高要求的零件，如耐硝酸、磷酸结 构和抗氧化结构。
常见的铁素体不锈钢有0Cr13、1Cr17、1Cr28等。
以Cr18Ni8普通型奥氏体不锈钢用量最大，牌号有 1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9等。
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特殊性能钢
奥氏体不锈钢的热处理
固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般 为1050~1150℃，比较常用1050~1100℃。为了保证 高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。 一般情况下，多采用水冷。
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一 般 原 则
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特殊性能钢
不锈钢常用牌号
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特殊性能钢
二、耐热钢
在高温下具有高的热化学稳定性和热强 性的特殊钢称之为耐热钢。
广泛用于制造工业加热炉、热工动力机 械（如内燃机）、石油及化工机械与设 备等高温条件工作的零件。
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特殊性能钢
耐热钢的力学Hale Waihona Puke Baidu能
火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
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特殊性能钢
奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢：是在Cr18Ni8(18-8)基础上发展起来 的，低碳(＜0.12％)、高铬(＞17％~25％)和较高镍(8％ ~29％) ；此类钢具有最佳的耐蚀性，但相应地价格也 较高；优良的低温韧性、高的加工硬化能力、耐热性 和无磁性，其冷塑性加工性和焊接性能较好。
➢ 金属的平衡电位、超电位 ➢ 金属钝性 ➢ 腐蚀产物的性质 ➢ 表面状态 ➢ 变形和应力
❖ 环境条件的影响
➢ 温度 ➢ 介质组成与浓度 ➢ 压力
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5
特殊性能钢
提高不锈钢耐蚀性的途径
❖添加Cr、Ni、Si等合金元素，提高电极 电位、添加Cr、Ni、Si、Al等形成稳定 的钝化膜等；
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特殊性能钢
稳
也称为稳定化退火。这种处理只是
定 化 处
在含Ti、Nb的A不锈钢中使用。合理 选择稳定化处理的温度和时间，→获
理 得最佳的效果。
高于Cr23C6的溶解温度而低于TiC的 溶解温度。通常采用850~950℃，保温 2~4h后空冷，如下图所示。在稳定化 退火过程中，能将Cr23C6转变为TiC， →彻底消除晶间腐蚀倾向。
①蠕变极限：材料在高温长期载荷下对缓慢
塑性变形（即蠕变）的抗力；以
700 0.2 /
1000
表示
700℃下经1000h产生0.2%残余变形量的最大
应力。
②持久强度：材料在高温长期载荷下对断裂的
❖形成单相固溶体 ❖提高冶金质量，减少杂质 ❖消除组织、成分不均匀性、内应力 ❖表面防护
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特殊性能钢
不锈钢的分类与常用牌号
不锈钢按其空冷组织不同分为五类：
马氏体型；
铁素体型；
奥氏体型；
双相型；
沉淀硬化型；
(奥氏体型不锈钢约占不锈钢总产量的70％)
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特殊性能钢
铁素体不锈钢
常见的有：低、中碳的Cr13型（如1Cr13、2Cr13、 3Cr13、4Cr13）和高碳的Cr18型（如9Cr18、9Cr18MoV 等）。
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特殊性能钢
马氏体不锈钢的热处理
常用的热处理工艺有软化处理、球化退火、调质 处理和淬火+低温回火。
软化处理有两种方法：
软 化
一是进行高温回火，将锻轧件加热
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9
特殊性能钢
马氏体不锈钢
马 氏 体 不 锈 钢 ： 碳 0.1%～1.0%， 铬 12%～18%。 此 类 钢只在氧化性介质中(如大气、海水、氧化性酸)耐蚀， 而在非氧化性介质中(如盐酸、碱溶液等)耐蚀性很低； 钢的耐蚀性随铬含量的降低和碳含量的增加而降低， 钢的强度、硬度和耐磨性则随碳的增加而改善。
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特殊性能钢
电化学腐蚀
❖ 电化学腐蚀是在导电介 质当中，由于金属与介 质之间发生电化学作用 而引起的腐蚀，在腐蚀 过程中伴有电流存在。
❖ 例如空气、土壤、电解 质溶液（如水溶液）以 及熔融盐中金属的腐蚀 均以电化学腐蚀为主。
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特殊性能钢
影响腐蚀的因素
❖ 金属的性质（化学成分与组织）
处
至700~800℃保温2~6小时后空冷，使
理 马氏体转变为回火索氏体。
另外也可以采用完全退火。
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11
特殊性能钢
调
1Cr13、2Cr13常用于结构件→调质。
质 处 理
因为铬↑抗回火性和AC1点，所以调质回 火温度也相应↑.通常为640~700℃。
回火后应采用油冷 ?
淬
3Cr13、4Cr13常做有一定耐蚀性的工
特殊性能钢
特殊性能钢及热处理
特殊性能钢是指以某些特殊物理、化学或 力学性能为主的钢种，其类型很多，在工程上 常用的主要有:
※不锈钢 ※耐热钢 ※耐磨钢
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特殊性能钢
一、不锈钢
不锈钢通常是不锈钢（耐大气、蒸汽和水等 弱腐蚀介质腐蚀的钢）和耐酸钢（耐酸、碱、 盐等强腐蚀介质腐蚀的钢）的统称，全称不锈 耐酸钢。
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特殊性能钢
铁素体不锈钢的脆性
❖ 高铬铁素体不锈钢的缺点是脆性大，主要有 几个方面
❖由于原子扩散快，晶粒粗化温度低和晶 粒粗化速率高。在600℃以上晶粒就开始 长大，而A不锈钢相应为900℃
❖F不锈钢存在475℃脆性
❖金属间化合物σ相沿晶界形成
❖ 铁素体不锈钢热处理的目的是消除加工应力、 获得单相固溶体，退火
广泛用于化工、石油、卫生、食品、建筑、 航空、原子能等行业。
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特殊性能钢
化学腐蚀
❖ 化学腐蚀是材料与介质之间发生化学反 应而引起的腐蚀，在作用过程中没有电 流（电荷的定向流动），主要包括
➢干燥气体(表面上没有湿气冷凝)中腐蚀，如 轧钢时的氧化、内燃机活塞氧化等；
➢非电解质溶液中的腐蚀，这是指金属在不导 电的液体中发生的腐蚀,例如金属在有机液体 (如酒精、石油制品等)中的腐蚀。
碳含量<0.15%、铬含量12％～30％，耐蚀性优于马 氏体不锈钢。Cr是铁素体形成元素，致使此类钢从室 温到高温（1000℃左右）均为单相铁素体；
塑性加工、切削加工和焊接性较优。主要用于对耐蚀 性和抗氧化性有较高要求的零件，如耐硝酸、磷酸结 构和抗氧化结构。
常见的铁素体不锈钢有0Cr13、1Cr17、1Cr28等。
以Cr18Ni8普通型奥氏体不锈钢用量最大，牌号有 1Cr18Ni9，1Cr18Ni9Ti及0Cr18Ni9等。
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特殊性能钢
奥氏体不锈钢的热处理
固溶处理：奥氏体不锈钢的固溶处理温度一般 为1050~1150℃，比较常用1050~1100℃。为了保证 高温奥氏体不发生分解，固溶处理后冷速应较快。 一般情况下，多采用水冷。
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一 般 原 则
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特殊性能钢
不锈钢常用牌号
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特殊性能钢
二、耐热钢
在高温下具有高的热化学稳定性和热强 性的特殊钢称之为耐热钢。
广泛用于制造工业加热炉、热工动力机 械（如内燃机）、石油及化工机械与设 备等高温条件工作的零件。
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特殊性能钢
耐热钢的力学Hale Waihona Puke Baidu能
火
具，所以采用淬火低温回火。T淬在1000
低
~1050℃，为减少变形，可用硝盐分级冷
回
却。组织为马氏体+碳化物+少量AR
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特殊性能钢
奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢：是在Cr18Ni8(18-8)基础上发展起来 的，低碳(＜0.12％)、高铬(＞17％~25％)和较高镍(8％ ~29％) ；此类钢具有最佳的耐蚀性，但相应地价格也 较高；优良的低温韧性、高的加工硬化能力、耐热性 和无磁性，其冷塑性加工性和焊接性能较好。
➢ 金属的平衡电位、超电位 ➢ 金属钝性 ➢ 腐蚀产物的性质 ➢ 表面状态 ➢ 变形和应力
❖ 环境条件的影响
➢ 温度 ➢ 介质组成与浓度 ➢ 压力
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特殊性能钢
提高不锈钢耐蚀性的途径
❖添加Cr、Ni、Si等合金元素，提高电极 电位、添加Cr、Ni、Si、Al等形成稳定 的钝化膜等；