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    各種不銹鋼的耐腐蝕性能

    時間:2017/7/5閱讀:3778
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    各種不銹鋼的耐腐蝕性能

    304 是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機件。
    301 不銹鋼在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象,被用于要求較高強度的各種場合。
    302 不銹鋼實質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種,通過冷軋可使其獲得較高的強度。
    302B 是一種含硅量較高的不銹鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能。
    303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼,用于主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件,因為在這類條件下,這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。
    304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種,用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至zui少,而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
    304N 是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強度。
    305和384 不銹鋼含有較高的鎳,其加工硬化率低,適用于對冷成型性要求高的各種場合。
    308 不銹鋼用于制作焊條。
    309、310、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高,為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種,所不同者只是碳含量較低,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至zui少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性.
    316和317 型不銹鋼含有鋁,因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中,316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。
    321、347及348 是分別以鈦,鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼,適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼,對鉭和鉆的合量有著一定的限制。

    304  18Cr-8Ni 作為一種用途廣泛的鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性,低溫強度和機械特性;沖壓、彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現(xiàn)象(無磁性,便用溫茺-196℃~800℃)。

    316 因添加Mo,故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好,可在苛酷的條件下使用;加工硬化性優(yōu)(無磁性)。

    316L  18Cr-12Ni-2.5Mo低碳 作為316鋼種的低C系列,除與316鋼有相同的特性外,其抗晶界腐蝕性優(yōu)。
    一.不銹鋼的定義
        不銹鋼是指在大氣、水、酸、堿和鹽等溶液,或其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。一般來講,耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼。而將其中耐酸、堿和鹽等侵蝕性的介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐蝕鋼?;蚰退徜摗2讳P鋼具有不銹性,但不一定耐蝕,而耐蝕鋼則一般都具有較好的不銹性。
        不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能是由于在鐵碳合金中加入了鉻所致。盡管其他元素,如銅、鋁以及硅、鎳、鉬等也能提高鋼的耐腐蝕性能,但沒有鉻的存在這些元素的作用就受到了限制。因此,鉻是不銹鋼中zui重要的元素。具有良好耐腐蝕性能的不銹鋼所需的zui低的鉻含量取決于腐蝕介質(zhì)。美國鋼鐵協(xié)會(AISI)以4%鉻作為劃分不銹鋼與其他鋼的界限。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS G 0203中規(guī)定,所謂不銹鋼即是以提高耐腐蝕性能為目的而含有鉻或鉻鎳的合金鋼,一般鉻含量約大于11%。德國DIN標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN10020規(guī)定不銹鋼的鉻含量不小于10.5%。碳含量不大于1.2%。我國一般將不銹鋼的鉻含量定為不小于12%。
        不銹鋼的耐腐蝕性能,一般認為是由于在腐蝕介質(zhì)的作用下其表面形成“鈍化膜”的結(jié)果,而耐腐蝕的能力則取決于“鈍化膜”的穩(wěn)定性。這除了與不銹鋼的化學(xué)成分有關(guān)外,還與腐蝕介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力、流動速度,以及其他因素有關(guān)。
    二.不銹鋼分類
    不銹鋼可以按用途、化學(xué)成分及金相組織來大體分類。
       以奧氏體系類的鋼由18%鉻-8%鎳為基本組成,各元素的加入量變化的不同,而開發(fā)各種用途的鋼種。
    1. 以化學(xué)成分分類:
       ①. CR系列:鐵素體系列、馬氏體系列
       ②. CR-NI系列:奧氏體系列,異常系列,析出硬化系列。
    2. 以金相組織的分類:
       ①. 奧氏體不銹鋼 ②. 鐵素體不銹鋼 ③. 馬氏體不銹鋼
       ④. 雙相不銹鋼 ⑤. 沉淀硬化不銹鋼
    3.鋼的分類方法
       3-1 按化學(xué)成分分類:
       ◆碳素鋼
       ◆合金鋼:低合金鋼:合金元素≤5% 高合金鋼:合金元素≥10% 中合金鋼:合金元素5%—10%   (注:不銹鋼為高合金鋼)。
       3-2 按質(zhì)量分類:
    ① 普通鋼 ② 鋼 ③ (A) ④ 特級鋼(E)
       3-3 按冶煉方法分類:
    ◆平爐鋼 ◆轉(zhuǎn)爐鋼 ◆電爐鋼
       3-4 按用途分類:
    ① C素結(jié)構(gòu)鋼 如:45# ② 合金結(jié)構(gòu)鋼 如:40Cr ③ C素工具鋼 如:T8
    ④ 合金工具鋼 如:3Cr2W8V ⑤ 彈簧鋼 如:60Si2Mn ⑥ 軸承鋼 如:GCr15
    ⑦ 不銹鋼耐熱鋼 ⑧ 高速鋼 如:W18Cr4V
    3-5 按金相組織分類:
    ① 按退火狀態(tài)分:
    ◆ 亞共析鋼 ◆ 共析鋼 ◆ 過共析鋼 ◆ 萊氏體鋼
    ② 按退火狀態(tài):以不銹鋼為例
    ◆奧氏型:0Cr18Ni9(304) 又稱:18-8型
    ◆馬氏體:1Cr13 2 2Cr13 3Cr13 又稱:Cr13型
    ◆鐵素體:1Cr17 Cr25Ti
    ◆雙相不銹鋼(鐵素體、奧示體雙相):如:3RE60
    ◆沉淀固溶硬化不銹鋼:0Cr17Ni7A1 用于導(dǎo)彈核工業(yè)
    三.不銹鋼的特性
    1.一般特性
    ◆ 表面美觀以及使用可能性多樣化
    ◆ 耐腐蝕性能好,比普通鋼長久耐用
    ◆ 耐腐蝕性好
    ◆ 強度高,因而薄板使用的可能性大
    ◆ 耐高溫氧化及強度高,因此能夠抗火災(zāi)
    ◆ 常溫加工,即容易塑性加工
    ◆ 因為不必表面處理,所以簡便、維護簡單
    ◆ 清潔,光潔度高
    ◆ 焊接性能好
    2.品質(zhì)要求特性微細項目
    (1)材質(zhì):
    ①DDQ(deep drawing quality)材:是指用于深拉(沖)用途的材料,也就是大家所說的的軟料,這種材料的主要特點是延伸率較高(≧53%),硬度較低(≦170%),內(nèi)部晶粒等級在7.0~8.0之間,深沖性能。目前許多生產(chǎn)保溫瓶、鍋類的企業(yè),其產(chǎn)品的加工比(BLANKING SIZE/制品直徑)一般都比較高,它們的加工比分別達3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304 DDQ用材主要就是用于這些要求較高加工比的產(chǎn)品,當(dāng)然加工比超過2.0的產(chǎn)品一般都需經(jīng)過幾道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面達不到的話,在加工深拉制品時產(chǎn)品極易產(chǎn)生裂紋、拉穿的現(xiàn)象,影響成品合格率,當(dāng)然也就加大了廠家的成本;
    ②一般材主要用于除了DDQ用途外的材料,這種材料的特點是延伸率相對較低(≧45%),而硬度相對較高(≦180),內(nèi)部晶粒度等級在8.0~9.0間,與DDQ用材比較,它的深沖性能相對稍差,它主要用于不需伸拉就能得到的制品,象一類餐具的勺、匙、叉、電器用具、鋼管用途等。但它與DDQ材相比有一個優(yōu)點,就是BQ性相對較好,這主要是由于它的硬度稍高的緣故。
    (2)表面品質(zhì):
    不銹鋼薄板是一種價格非常高的材料,客戶對它的表面質(zhì)量要求也非常高。但不銹薄板在生產(chǎn)過程中不可避免會出現(xiàn)各種缺陷,如劃傷、麻點、折痕、污染等,從而其表面質(zhì)量,象劃傷、折痕等這些缺陷不管是材還是低級都不允許出現(xiàn),而麻點這種缺陷在勺、匙、叉、制作時也是決不允許的,因為拋光時很難拋掉它。我們根據(jù)表面各種缺陷出現(xiàn)的程度和頻率,來確定其表質(zhì)量等級,從而來確定產(chǎn)品等級。
    3)厚度公差:
    一般來說不銹鋼制品的不同,其要求原料厚度公差也各不相同,象二類餐具和保溫杯等,厚度公差一般要求較高,為-3~5%,而一類餐具厚度公差一般要求-5%,鋼管類要求-10%,賓館用冷柜用材厚度公差要求為-8%,經(jīng)銷商對厚度公差的要求一般在-4%~6%間。同時產(chǎn)品內(nèi)外銷的不同也會導(dǎo)致客戶對原料厚度公差要求的不同。一般出口產(chǎn)品客戶的厚度公差要求較高,而內(nèi)銷企業(yè)對厚度公差要求相對較低(大多出于成本方面考慮),部分客戶甚至要求-15%。
    (4)焊接性:
    產(chǎn)品用途的不同對焊接性能的要求也是各不相同。一類餐具對焊接性能一般不做要求,甚至包括部分鍋類企業(yè)。但是絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要原料焊接性能好,象二類餐具、保溫杯、鋼管、熱水器、飲水機等。
    (5)耐腐蝕性:
    絕大多數(shù)不銹鋼制品要求耐腐蝕性能好,象一、二類餐具、廚具、熱水器、飲水機等,有些國外商人對產(chǎn)品還做耐腐蝕性能試驗:用NACL水溶液加溫到沸騰,一段時間后倒掉溶液,洗凈烘干,稱重量損失,來確定受腐蝕程度(注意:產(chǎn)品拋光時,因砂布或砂紙中含有Fe的成分,會導(dǎo)致測試時表面出現(xiàn)銹斑)
    (6)拋光性能(BQ性):
    目前不銹鋼制品在生產(chǎn)時一般都經(jīng)過拋光這一工序,只有少數(shù)制品如熱水器、飲水機內(nèi)膽等不需要拋光。因此這就要求原料的拋光性能很好。影響拋光性能的因素主要有以下幾點:
    ①原料表面缺陷。如劃傷、麻點、過酸洗等。
    ②原料材質(zhì)問題。硬度太低,拋光時就不易拋亮(BQ性不好),而且硬度太低,在深拉伸時表面易出現(xiàn)桔皮現(xiàn)象,從而影響B(tài)Q性。硬度高的BQ性相對就好。
    ③經(jīng)過深拉伸的制品,變形量極大的區(qū)域表面也會出小的黑點和RIDGING,從而影響B(tài)Q性。
    四.不銹鋼的耐腐蝕性及其種類
    1.    腐蝕的種類和定義
    在眾多的工業(yè)用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據(jù)使用的經(jīng)驗來看,除機械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在:不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。
    應(yīng)力腐蝕開裂(SCC):是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術(shù)語。應(yīng)力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應(yīng)力(不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質(zhì)存在。型紋的形成和擴展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂的應(yīng)力值,要比沒有腐蝕介質(zhì)存在時材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當(dāng)應(yīng)力腐蝕開裂擴展至其一深度時(此處,承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達到它在空氣中的斷裂應(yīng)力),則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應(yīng)力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應(yīng)力腐蝕開裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相的“韌窩”區(qū)域。
    點腐蝕:是一種導(dǎo)致腐蝕的局部腐蝕形式。
    晶間腐蝕:晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城,因而,它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區(qū)城。因此,在某些腐蝕介質(zhì)中,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕,大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕。
    縫隙腐蝕:是局部腐蝕的一種形式,它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,例如,在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。
    全面腐蝕:是用來描述在整個合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時,村料由于腐蝕而逐漸變薄,甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔(dān)心,因為,這種腐蝕通??梢酝ㄟ^簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預(yù)測它。
    2.    各種不銹鋼的耐腐蝕性能
    304 是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機件。
    301 不銹鋼在形變時呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象,被用于要求較高強度的各種場合。
    302 不銹鋼實質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種,通過冷軋可使其獲得較高的強度。
    302B 是一種含硅量較高的不銹鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能。
    303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼,用于主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件,因為在這類條件下,這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。
    304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種,用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至zui少,而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
    304N 是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強度。
    305和384 不銹鋼含有較高的鎳,其加工硬化率低,適用于對冷成型性要求高的各種場合。
    308 不銹鋼用于制作焊條。
    309、310、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高,為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種,所不同者只是碳含量較低,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至zui少。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性.
    316和317 型不銹鋼含有鋁,因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼。其中,316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。
    321、347及348 是分別以鈦,鈮加鉭、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼,適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動力工業(yè)的不銹鋼,對鉭和鉆的合量有著一定的限制。

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