不锈钢生产工艺概述

304NG 00Cr19Ni10N
焊后耐蚀性 C Lowered 降低加工硬化 Ni added 切削性能 S added 强度 N、Mn 代Ni 加工硬化 Cr Ni lowered
0Cr18Ni9 1Cr18Ni12
Y1Cr18Ni9 1Cr17Mn6Ni5N 1Cr17Ni7
耐晶间腐蚀性 C Lowered 冷加工性 Cu added 表面加工 Se added 强度 C added N、Mn代Ni
强度 N added
耐蚀性
2Cr17Mn15NiN
Mo added
1Cr18Mn10Ni5Mo3N
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
409L
高温抗氧化性 Si added
409SR
410
耐蚀性、成型性 C lowered
410S
焊接性 C lowered 焊接性、成型性
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 列车车辆结构及外部装饰 广泛用于汽车尾气排气系统 SUS410L钢种主要用于汽车排气系统部件、冷藏集装箱内衬、西餐 刀具、餐具等。由于SUS410L钢种的机械性能接近于SUS430钢种， 在耐蚀性要求不高的某些场合可替代SUS430使用。 耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房设备、装饰物及建 筑装饰品 汽车排气管、电磁炉锅具
Fe-Cr二元相图
一、不锈钢基础知识
碳、氮对Fe-Cr二元相图的影响
相界
相界
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
436J1
焊接性、耐蚀性 C lowered
444 445J2
耐蚀性 Cr added
445J1
高温强度、焊 接性、成型性 C Lowered Nb Si added 高温强度
429EX 430AB
Mo added 焊接性、耐蚀性、成型性 C lowered Nb added Cr increased
不锈钢生产工艺概述
季志雷 2009年5月8日
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
一、不锈钢基础知识
不锈钢的定义
• ① ② ③ • 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 耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的通常称为不锈钢 耐酸、碱和盐等强介质腐蚀的通常称不锈耐蚀钢 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
耐蚀性
热疲劳性
焊接性 焊接性 冷加工 深冲性能 深拉性能 易切削性 强度 塑性 韧性 室温强度 室温塑性、韧性 低温韧性、塑性 磁性
□
△× △× △× ◎ □× □× 有
□
□△ ◎ □ □ □ □ □× 有
□
◎ ◎ ◎ △□ □ ◎ ◎ 无
□
◎ △ △ □ ◎ ◎ □ 有
□
△ △× △× △ ◎ □△ △×□ 有无
• 铁素体 Ferritic, • 奥氏体 Austenitic, • 双相 duplex(ferritic-austenitic)
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
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% 不生锈=不氧化
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%
铬氧化膜 保护钢的机体
Cr2O3
一、不锈钢基础知识
Cr对不锈钢的耐腐蚀性的影响
一、不锈钢基础知识
Fe-Cr二元合金相图
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。 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。 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
0Cr17Ni7Al
wk.baidu.com
按化学成分
按组织结构
代表钢种
一、不锈钢基础知识
奥氏体不锈钢的发展简图
耐蚀性 Mo added
耐蚀性 Mo added 耐晶间腐蚀性 C lowered
超级不锈钢
耐晶间腐蚀性 C lowered
0Cr19Ni13Mo3
00Cr19Ni13Mo3
00Cr19Ni15Mo4.5N
强度、耐晶间腐蚀性
0Cr18Ni11Nb
0Cr23Ni13 1Cr18Ni9
耐晶间腐蚀性 Ti added
耐晶间腐蚀性 Nb added 强度 N added 焊接性 Cr Ni increased
0Cr18Ni10Ti
0Cr20Ni11 00Cr19Ni10 0Cr18Ni9Cu3
Y1Cr18Ni9Se
耐蚀性、强度
0Cr17Ni12Mo2
00Cr17Ni14Mo2
00Cr17Ni13Mo2N
N added
强度 耐还原介质 00Cr18Ni14Mo2Cu2 N added Cu added
强度 N added
0Cr17Ni12Mo2N
0Cr18Ni11Nb 0Cr19Ni9N
核工业 Ta、Co Lowered
316NG
耐蚀性 Mo increased
430XT
耐蚀性、焊接性 Cr increased 耐蚀性 Cu added
439L 430J1 436L
耐蚀性 Cr added
耐蚀性 Mo added
430
焊接性、耐蚀性 Mo added
436LT
耐蚀性 C lowered Nb N added 耐蚀性 C lowered Ti added
MH1 430LNAB
447J1
抗细菌性 Ag added
高温氧化性 C lowered Al added
18-3SR
高温抗氧化性 C lowered Al increased La Zr added
20-5USR
一、不锈钢基础知识
◎优 □良 △中 ×差
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 耐热性 抗氧化性、抗硫化性 马氏体 △× □△ △× △× ◎ △ 铁素体 ◎ ◎△ ◎△ ◎ △ ◎△ 奥氏体 ◎ ◎□ ◎□ ×□ ◎ □× 双相 ◎ ◎ ◎□ ◎ △ □ 沉淀硬化 ◎ □△ △× △× ◎□ □△
其它
导热性
线膨胀系数
□
小
◎
小
×
大
□
中
□×
中×
一、不锈钢基础知识
钢的物理性能
热膨胀系数 钢种 马氏体 铁素体 奥氏体 双相钢 碳钢 比重 7.7 7.7 7.93 7.8 7.85
(20~200℃)
导热率 (20℃下) 30 25 15 15 50
比热 (20℃下) 460 460 500 500 502
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 淬火后强度硬度高，用于高强度机械性质的部件材料。
（AISI400系）
不锈钢
0Cr19Ni9(304)
奥氏体不锈钢
0Cr17Ni12Mo2(316)
1Cr17Mn6Ni5(201)
AISI200系 铬镍系 （AISI300系） 双相不锈钢
1Cr18Mn8Ni5N(202) 1Cr25Ni5Mo1.5(329) Cr25Ni5Mo3N
沉淀硬化不锈钢
AISI600系
耐蚀性 Mo added
430LN
C lowered Mo increased 耐蚀性、深冲性 耐蚀性 C Increased 耐蚀性
434LN1
Mo Increased Ti added
430UD
SX1
Cr Mo Increased Nb added 成型性 C lowered Ti added
30-2 432LTM
一、不锈钢基础知识
不锈钢的历史
• 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 • 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 • 1931年，在法国的Uniex实验室开发了双相不锈钢
420H
429J1
耐磨性、硬度 C added
440A
一、不锈钢基础知识
中高铬系不锈钢的发展简图
耐蚀性 Cu added 耐蚀性、焊接性、成 型性 C lowered Cr increased Nb added 深冲性能 耐蚀性 Mo added
430CuN 430LNM
445MT
耐腐蚀性
434LN2
410L
410DH 410DB
C Cr lowered Mn Cu added
未回火处理下提高硬度 Cr lowered Mn added C N controlled
耐磨性、硬度 C increased
420J1
耐磨性、硬度 C increased
420J2
硬度 Cr added
耐磨性、硬度 C increased
电阻系数 (20℃下) 0.55 0.60 0.73 0.80 0.17
10.5×10-6 10×10-6 16×10-6 13×10-6 11×10-6
一、不锈钢基础知识
钢种 SUS304 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
[Cr]=Cr+2Si=15.66 [Ni]= Ni+25C+30N+
0.5Mn+0.3Cu=12.37
Schaeffler-Delong图
一、不锈钢基础知识
钢种分类
马氏体不锈钢 Fe-Cr-C 铬系
1Cr13(410) 2Cr13(420)
Fe-Cr-Ni 铁素体不锈钢
1Cr17Ni2(431) 0Cr17(430) 0Cr11Ti(409) 00Cr25Mo2(446M)
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
SUS304Cu
SUS304Ni9 SUS304L SUS316 SUS316L SUS321 SUS301 SUS301L SUH409L SUS410L SUS430 SUS436L 439 SUS444 SUS420J2