不锈钢生产工艺概述

Fe-Cr-Ni AISI200系
1Cr17Ni2(431) 0Cr17(430) 0Cr11Ti(409)
00Cr25Mo2(446M) 0Cr19Ni9(304)
0Cr17Ni12Mo2(316)
1Cr17Mn6Ni5(201) 1Cr18Mn8Ni5N(202)
双相不锈钢
1Cr25Ni5Mo1.5(329) Cr25Ni5Mo3N
Cr2O3
学习改变命运,知 识创造未来
不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
Cr对不锈钢的耐腐蚀性的影响
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不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
Fe-Cr二元合金相图
学习改变命运,知 识创造未来
Fe-Cr二元相图
不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
碳、氮对Fe-Cr二元相图的影响
有
无
有
有无
◎
×
□
□×
小
大
中
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中×
钢种
马氏体 铁素体 奥氏体 双相钢 碳钢
一、不锈钢基础知识
钢的物理性能
比重
7.7 7.7 7.93 7.8 7.85
热膨胀系数 导热率
比热 电阻系数
(20~200℃) (20℃下) (20℃下) (20℃下)
10.5×10-6
30
460
0.55
10×10-6
C lowered Cr increased Nb added
430LN
深冲性能
430UD
耐蚀性 Cu added
耐蚀性 Mo added
成型性 C lowered Ti added
430
焊接性、耐蚀性 Mo added
430XT
耐蚀性、焊接性 Cr increased
436J1
耐蚀性 Cu added
• 1931年，在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢
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不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
不锈钢的耐腐蚀原理
不锈 钢
钢=Fe-C, %C 小于 2%
Cr 是比 Fe更容易氧化的金属 Cr 与空气中的O2 反应生成铬的氧化层 稳定的氧化膜要求Cr >12%
不生锈=不氧化 铬氧化膜 保护钢的机体
Cr Ni increased
耐晶间腐蚀性 C Lowered
00Cr19Ni10
冷加工性 Cu added
0Cr18Ni9Cu3
耐蚀性、强度
304NG
强度 00Cr19Ni10N
N added
切削性能 S added
强度 N、Mn 代Ni
加工硬化 学习改变命运,C知r Ni lowered 识创造未来
不锈钢生产工艺概述
学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月3日星期三
主要内容
一、不锈钢基础知识 二、不锈钢炼钢工艺及装备 三、不锈钢热轧工艺及装备 四、不锈钢冷轧工艺及装备
学习改变命运,知 识创造未来
不锈钢生产工艺概述
不锈钢的定义
一、不锈钢基础知识
• 在大气、水、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具 有化学稳定性的钢的总称
• 1912—1913年，英国人布里尔利（H.Brearly）发明了含 12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利
• 1911--1914年，美国人Dantsizen发明了含1416%Cr,0.07-0.15%C的铁素体不锈钢
• 1912—1914年，德国人毛雷尔(E.Maurer)和施特劳斯 (B.Strauss)发明了18-8奥氏体不锈钢，并于1929年取得 专利权
沉淀硬化不锈钢 AISI600系
按组织结构
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0Cr17Ni7Al
代表钢种
一、不锈钢基础知识
奥氏体不锈钢的发展简图
超级不锈钢
耐蚀性 Mo added
0Cr19Ni13Mo3
耐晶间腐蚀性 C lowered
00Cr19Ni13Mo3
耐蚀性 Mo added
0Cr17Ni12Mo2
耐晶间腐蚀性 C lowered
强度、耐晶间腐蚀性
00Cr17Ni14Mo2
00Cr19Ni15Mo4.5N
N added
强度 N added
00Cr17Ni13Mo2N
强度 耐还原介质 N added Cu added
00Cr18Ni14Mo2Cu2
0Cr17Ni12Mo2N
316NG
0Cr23Ni13
耐晶间腐蚀性 Nb added
25
460
0.60
16×10-6
15
500
0.73
13×10-6
15
500
0.80
11×10-6
50
502
0.17
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不锈钢生产工艺概述
钢种 SUS304 SUS304Cu SUS304Ni9 SUS304L SUS316 SUS316L SUS321 SUS301 SUS301L SUH409L SUS410L
Y1Cr18Ni9 1Cr17Mn6Ni5N
1Cr17Ni7
表面加工 Se added
强度 C added N、Mn代Ni
Y1Cr18Ni9Se 2Cr17Mn15NiN
耐蚀性 Mo added
1Cr18Mn10Ni5Mo3N
不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
低铬系不锈钢的发展简图
焊接性、成型性 C Cr lowered Ti added
SUS430 SUS436L
439
SUS444 SUS420J2
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特性
用途广泛，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度和机械性能 ，冲压弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象，无磁性
由于加入Cu,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加工
由于提高Ni含量,改善了成型性，有利于深加工，特别是深冲加 工 碳含量比SUS304低，耐晶间腐蚀性能优越，用于焊接后难以进 行热处理的部件类。
耐磨性、硬度 C increased
420J2
耐磨性、硬度 C increased
硬度
Cr added
429J1
耐磨性、硬度 C added
410L 410DH 410DB
420H 440A
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一、不锈钢基础知识
中高铬系不锈钢的发展简图
耐蚀性、焊接性、成 型性
焊接性、耐蚀性 C lowered
高温强度、焊
接性、成型性
429EX
C Lowered Nb Si added
高温强度 Mo added
430CuN 430LNM
445MT
434LN2
耐蚀性 Mo added
耐腐蚀性 C lowered Mo increased
434LN1
耐蚀性、深冲性 Mo Increased Ti added
409L
高温抗氧化性 Si added
409SR
410
耐磨性、硬度 C increased
420J1
耐蚀性、成型性 C lowered
410S
焊接性 C lowered
焊接性、成型性 C Cr lowered Mn Cu added
未回火处理下提高硬度 Cr lowered Mn added C N controlled
0Cr18Ni11Nb
核工业 Ta、Co Lowered
0Cr18Ni11Nb
1Cr18Ni9
耐晶间腐蚀性 Ti added
0Cr18Ni10Ti
焊后耐蚀性 C Lowered
降低加工硬化 Ni added
0Cr18Ni9 1Cr18Ni12
强度 N added
0Cr19Ni9N
焊接性
0Cr20Ni11
比SUS304更耐海水和其他溶剂腐蚀，高温强度特别好，可在苛 刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性
碳含量比SUS316低,耐晶间腐蚀性比SUS316好，高温强度稍差 ，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性
添加Ti含量，耐晶间腐蚀性好、耐热性，高温强度及高温抗氧 化性良好，加工性、焊接性能良好，不推荐用于表面装饰件 Cr、Ni含量低于304，通过冷轧加工后强度及硬度提高。冷轧后 带有一定磁性 在301的基础上降低C的含量，从而改善了晶间腐蚀。添加N， 弥补C含量降低而引起的强度下降 加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的 温度范围从室温直到575C 与409L相比，含铬高0.5%，在常温下含有少量马氏体组织，屈 服强度、硬度较高，延伸率较低；不含Ti，与SUH409L钢种相 比表面质量较好，但焊接性能稍差。
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相界
相界
不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
不锈钢的分类
合金元素对组织的影响: 扩大铁素体元素: Cr, Mo, Si, Nb, Ti,… 扩大奥氏体元素 : C, N, Ni, Mn, Cu,…
不锈钢分类（按组织）: • 马氏体 Martensitic • 铁素体 Ferritic, • 奥氏体 Austenitic, • 双相 duplex(ferritic-austenitic)
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Schaeffler-Delong图
不锈钢生产工艺概述
钢种分类
铬系 （AISI400系）
不锈钢
铬镍系 （AISI300系）
按化学成分
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一、不锈钢基础知识
马氏体不锈钢
Fe-Cr-C
1Cr13(410) 2Cr13(420)
铁素体不锈钢 奥氏体不锈钢
• 1904-1906年，法国人吉耶（L.B.Guillet）首先对Fe-CrNi合金进行了基础研究
• 1907-1911年，法国人波特万(A.M.Portevin)和英国人吉 森(W.Giesen)分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金耐蚀性
• 1908-1911年，德国人蒙娜尔茨(P.Monnartz)揭示了钢的 耐蚀性原理并提出了钝化的概念
耐蚀性 C Increased
SX1
耐蚀性
Cr Mo Increased Nb added
439L
耐蚀性 Mo added
30-2
432LTM
耐蚀性
Mo increased
430J1
436LT
436L
耐蚀性 C lowered Nb N added
耐蚀性 Cr added
耐蚀性wk.baidu.com
445J1
C lowered Ti added
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一、不锈钢基础知识
合金元素与组织的关系
420J1
[Cr]=Cr+2Si=13.91
[Ni]= Ni+25C+30N+ 0.5Mn
BN1P
=5.98
BN1P
420J1
[Cr]=Cr+2Si=15.66
[Ni]= Ni+25C+30N+
0.5Mn+0.3Cu=12.37
马氏体 △× □△ △× △× ◎ △ □ △× △× △×
◎ □× □× 有 □ 小
一、不锈钢基础知识
铁素体
奥氏体
◎优 □良 △中 ×差
双相
沉淀硬化
◎
◎
◎
◎
◎△
◎□
◎
□△
◎△
◎□
◎□
△×
◎
×□
◎
△×
△
◎
△
◎□
◎△
□×
□
□△
□
□
□
□
□△
◎
◎
△
◎
◎
△
△×
□
◎
△
△×
□
△□
□
△
□
□
◎
◎
□
◎
◎
□△
□×
◎
□
△×□
20-5USR
不锈钢生产工艺概述
耐蚀性
耐热性
焊接性 冷加工
强度 塑性 韧性
其它
学习改变命运,知 识创造未来
特性 不锈性 耐全面腐蚀 耐点蚀、缝隙腐蚀性 耐应力腐蚀性 高温强度 抗氧化性、抗硫化性 热疲劳性 焊接性 深冲性能 深拉性能 易切削性 室温强度 室温塑性、韧性 低温韧性、塑性 磁性 导热性 线膨胀系数
淬火后强度硬度高，用于高强度机械性质的部件材料。
一、不锈钢基础知识
用途 家庭用品（1、2类餐具）、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸 、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件 家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽
家庭用品，暖瓶，水槽、浴槽
需要较高耐腐蚀性的化学、煤炭、石油产业部门的设备、建筑材料 、耐热部件和难以进行热处理的部件。 海水、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食品工业 、沿海设施 海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料生产设备、照相、食 品工业、沿海设施，铁别适用于机械及化工工业设备 耐热材料，汽车、飞行器排气管管路，锅炉炉盖、管道，化学装置 、热交换器、喷气发动机、高压锅 列车、航空器、车辆、弹簧
① 耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢 ② 耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢
③ 耐高温环境中介质腐蚀的通常称为不锈耐热钢
• 不锈钢在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用 器械、电器、汽车等方面应用广泛
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不锈钢生产工艺概述
一、不锈钢基础知识
不锈钢的历史
MH1
444
445J2
耐蚀性 Cr added
447J1
抗细菌性 Ag added
高温氧化性 C lowered Al added 学习改变命运,知 识创造未来
430AB 18-3SR
焊接性、耐蚀性、成型性 430LNAB C lowered Nb added
Cr increased
高温抗氧化性 C lowered Al increased La Zr added
典型的铁素体不锈钢，热膨胀率低，成型性及耐氧化性好
因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，极 高度抗汽车尾气冷凝物性能
由于Ti稳定元素的加入和C的降低，焊接后热影响区耐晶间腐蚀 和点蚀的能力加强。高温氧化性能增加。耐全面腐蚀能力稍有 增加
因添加了Mo、Ti及Nb，其耐蚀性、加工性、焊接性等优秀，与 SUS316相比应力耐蚀和点蚀性能更好