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耐氯离子丝网的材料种类及特性介绍

来源: 作者: 发布日期:2018-10-20 访问次数:463

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产品材质: 1Cr17Ni7(301)、0Cr18Ni9(304)、1Cr18Ni9Ti(321)、316、316L、309S、310S、 0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13不锈钢。
产品名称:棒材、直条、丝网、筛网、编织网、氯离子过滤网

特种合金材料丝网有:镍基合金,镍板,镍棒,镍管,美国哈氏合金,C-276哈氏合金,B-2,B-3合金,C-22,蒙乃尔合金400,500,254SMO,654SMO等过滤氯离子丝网,…..双相钢2507,2520,2205,S31803,S31805,1.4418(德国)耐氯离子筛网。

执行标准:GB/T423T-92、GB/T14975-2002 、GB/T14976-2002 、GB/T13296-91、GB/T12770-91 、 GB/T12771-91 ,ASTM A213/A213-99a 、ASTN312/A312M-00b 、ASTM A269-00 、ASTMA511-96等...

 

耐氯离子的材料

文章就化工行业中普遍存在的选材问题进行了分析阐述,着重分析了含氯离子场合的材料使用,具有很好的实际指导效果。 文章就化工行业中普遍存在的选材问题进行了分析阐述,着重分析了含氯离子场合的材料使用,具有很好的实际指导效果。

不是说奥氏体不锈钢低温下耐氯离子的应力腐蚀,而且每一种材料都有这种氯离子中发生氯离子的应力腐蚀/点腐蚀/缝隙腐蚀都与温度有很大的关系. 

对于各类材料对氯离子的耐腐蚀性能通常都用一个参数来表示:

应力腐蚀试验:
合金                        26%NaCl,沸腾
304L(8%Ni)                断裂(850小时)
316L(12%Ni,2.5Mo)        断裂(530-940小时)
317L(13%Ni,3.5Mo)        断裂(1000小时)
AL2003(3%Ni,1.7%Mo)      通过(1000小时)
AL2205(5%Ni,3%Mo)        通过(1000小时)

CCCT & CPT温度 摄氏度
304      <-2.5   --  
316L     <-2.5  15    
AL-2003  16   32     
317L      1.7    19    
904L      20     40    
AL-6XN  43     80    
29-4C     54    75     


每一种材料都可以计算出发生应力腐蚀的临界温度Tscc
如: AL-6XN   Tscc=190.05—47.42log(%Cl—)

对材料在氯离子中的腐蚀有主要的三个方面,尤其是大家关心的海水/氯化盐之类的. 其主要三个方面主要为: CCCT 缝隙腐蚀临界温度 /  CPT 点腐蚀临界温度 / Tscc 应力腐蚀临界温度

而且都有温度与腐蚀发生情况都有温度曲线.  有些是可以计算的.

表7为各种合金的点蚀当量及常规的点腐蚀和缝隙腐蚀指数。根据表7中各种指数的排序表明AL-6XN具有相当好的抗点腐蚀及缝隙腐蚀的能力。
    另一种类似的不锈钢抗点腐蚀能力的排序是“点蚀电位”。在标准的氯化物溶液中使用电化学仪器测得点蚀电位。点蚀电位表明合金对局部腐蚀的相对敏感性。电位较正的合金较少产生点腐蚀。

 

表7、点蚀和缝隙腐蚀指数
合金        成份(wt%)
Cr       Mo    N   PREN1       CCCT2        ℃     CPT3     CPT4
304     18.0  /    0.06       19.8        <-2.5     /        /
316     16.5  2.1  0.05       24.9        <-2.5    15        /
317     18.5  3.1  0.06       30.5        1.7       19        25
904L    20.5  4.5  0.05       36.9        20        40        45
AL-6XN  20.5  6.2  0.22       47.6        43        80        78
1、PREN=Cr+3.3Mo+30N
2、按照ASTM G48 B进行试验
3、按照ASTM G48 A进行试验
4、按照ASTM G150进行试验

 

不锈钢特性及氯离子腐蚀--腐蚀与不锈钢
应力腐蚀
应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。
应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。
它的发生一般有以下四个特征:一、一般存在拉应力,但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率,应力腐蚀存在临界KISCC,即临界应力强度因子要大于KISCC,裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6~10-3 mm/min,而且存在孕育期,扩展区和瞬段区三部分
应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂
晶间腐蚀
说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合,大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的,但不能经受敲击,所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。
晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽,看不出被破坏的迹象,但晶粒间结合力显著减弱,力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。
不锈钢的晶间腐蚀:
不锈钢在腐蚀介质作用下,在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。
不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物,如(CrFe)23C8等。但是由于铬的扩散速度较小,来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。
不锈钢的晶间腐蚀
含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号),如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时,或者缓慢冷却通过这个温度区间时,都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时,在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。
最通用的检查不锈钢敏感性的方法是65%硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的65%硝酸溶液中连续48h为一个周期,共5个周期,每个周期测定重量损失。一般规定,5个试验周期的平均腐蚀率应不大于0.05mm/月。
奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防:
①使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2,或稳定的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。
②如果面品结构件小,能够在炉中进行热处理,则可在1040-1150℃进行热处理以溶解碳化铬,并且在425-815℃区间快速冷却以防止瑞沉淀。
焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这是当钢从925℃以上快速冷却时,碳化物或氧化物沉淀,金属晶格应变造成的,焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在1Cr17不锈钢中加入超过8倍碳含量的钛,通常可减少焊接钢结构在一些介质中的晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不是有效的。
奥氏体型不锈钢的细分
美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中:
①奥氏体型不锈钢用200系列(无镍或低镍的铬锰氮不锈钢)和300系列(镍铬不锈钢)的数字标示,
②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。
在所有的钢种里不锈钢的种类和牌号较多,大概有上百个牌号,标准化和非标准化共有200个。 最常用的是如下品种:
== 常用不锈钢材料对照表 ===
日本  美国  英国  德国       法国       中国
SUS304   304   304S15  X5CrNi189      Z6CN18.09     0Cr18Ni9
SUS304L  304L  304S12  X2CrNi189      Z2CN18.09     00Cr18Ni10
SUS316   316   316S16  X5CrNiMo1810  Z6CND17.12    0Cr18Ni12Mo2Ti
SUS316L  316L  316S12  X2CrNiMo1810  Z2CND17.12    00Cr17Ni14Mo2
SUS317   317   317S16 --                               0Cr18Ni12Mo3Ti
SUS317L  317L  317S12  X2CrNiMo1816  Z2CND19.15    00Cr17Ni14Mo3
SUS321   321   321S12  X10CrNi189     Z6CNT18.10    0Cr18Ni9Ti
奥氏体不锈钢的焊条选用要点:
不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。因此,在焊接不锈钢时,焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。
1、一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与母材成分相同或相近的焊条。如:A102对应0Cr19Ni9;A137对应1Cr18Ni9Ti。
2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。
3、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过焊接工艺评定进行验证。
4、对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。
(1)对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂性差;若过高,则在高温长期使用或热处理时易形成σ脆化相,造成裂纹。如A002、A102、A137。
在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时,可采用比如A402、A407焊条等。
(2)对Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等,一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,使得在保证焊缝金属热强性的同时,提高焊缝的抗裂性。如采用A502、A507。
5、对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,则应按介质和工作温度来选择焊条,并保证其耐腐蚀性能(做焊接接头的腐蚀性能试验)。
(1)对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。如A137或A002等。
(2)对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条如:A032、A052等。
(3)工作,腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设备,方可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。
为保证焊缝金属的耐应力腐蚀能力,采用超合金化的焊材,即焊缝金属中的耐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2类型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。
6、对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊接接头在使用温度的低温冲击韧性,故采用纯奥氏体焊条。如A402、A407。
7、也可选用镍基合金焊条。如采用Mo达9%的镍基焊材焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。
8、焊条药皮类型的选择:
(1)由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体,具有良好的塑性和韧性,从焊缝金属抗裂性角度进行比较,碱性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。因此在实际应用中,从焊接工艺性能方面着眼较多,大都采用药皮类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等)。             
(2)只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差(如某些马氏体铬不锈钢、纯奥氏体组织的铬镍不锈钢等)时,才 考虑选用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等)。          综上所述,奥氏体不锈钢的焊接是有其独特特点的,奥氏体不锈钢的焊接时焊条选用尤其值得注意,只有这样才能达到针对不同材料实施不同的焊接方法和不同材料的焊条,不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。这样才有可能能达到所预期的焊接质量.     
不锈钢的物理性能
不锈钢的物理性能 不锈钢和碳钢的物理性能数据对比,碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢,而略低于奥氏体型不锈钢;电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增;线膨胀系数大小的排序也类似,奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小;碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性,奥氏体型不锈钢无磁性,但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性,可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。 奥氏体型不锈钢与碳钢相比,具有下列特点: 1)高的电阻率,约为碳钢的5倍。 2)大的线膨胀系数,比碳钢大40%,并随着温度的升高,线膨胀系数的数值也相应地提高。 3)低的热导率,约为碳钢的1/3。
不锈钢的力学性 不论不锈钢板还是耐热钢板,奥氏体型的钢板的综合性能最好,既有足够的强度,又有极好的塑性同时硬度也不高,这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似,其抗拉强度、屈服强度和硬度,随着温度的降低而提高;塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是:随着温度的降低,其冲击韧度减少缓慢,并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 不锈钢的耐热性能 耐热性能是指高温下,既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性,同时在高温时双有足够的强度即热强性。
316和316L不锈钢 316和317不锈钢(317不锈钢的性能见后)是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。 耐腐蚀性:耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。 耐热性:在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能:在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。 热处理:在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。 焊接:316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢,不需要进行焊后退火处理。 典型用途:纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。
不锈钢加工及施工深加工:易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。 焊接:焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈 、油、水份、油漆等,选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短,除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后,为了防止局部腐蚀或强度下降,应对表面进行研磨处理或清洗。 切断以及冲压:由于不锈钢比一般材料强度高,所以冲压以及剪切时需要更高的压力,而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化,最好采用等离子或激光切断,当不得不采用气割或电弧切断时,对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。 折弯加工:簿板可以折弯到180,但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的,厚板沿压延方向时给2倍板厚半径,与压延垂直方向。      
不锈钢分类
奥氏体不锈钢:在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。  
奥氏体型钢             
(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;(14) 00Cr17Ni14Mo2;(15) 0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti;(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti;(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;(29) 0Cr18Ni13Si4     304  316是国外的牌号。
不锈钢有没有磁性 
人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。       
不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:     
1、奥氏体型:如304、321、316、310等;        
2、马氏体或铁素体型:如430、420、410等;      
奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。    
通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?   
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。   
另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。   
要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。        
特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。           
这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性,应判别为304或316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304材质。       
一、不锈钢热轧钢板       
不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。其分类和牌号如下:   
1.奥氏体型钢
(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;
(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;
(14)00Cr17Ni14Mo;(15)0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;
(19)1Cr18Ni12Mo3Ti;(20)0Cr18Ni12Mo3Ti;
(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;
(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;
(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;
(29) 0Cr18Ni13Si4
2.奥氏体——铁素体型钢
(30)0Cr26Ni5Mo2;(31)00Cr18Ni5Mo3Si2;
3.铁素体型钢
(32)0Cr13Al;(33) 00Cr12;(34)1Cr15;(35)1Cr17;(36)1Cr17Mo;(37)00Cr17Mo;
(38)00Cr18Mo2;(39)00Cr30Mo2;(40)00Cr27Mo
4.马氏体型钢
(41)1Cr12;(42)0Cr13;(43);1Cr13;(44)2Cr13;(45)3Cr13;(46)4Cr13;(47)3Cr16;(48)7Cr17
5.沉淀硬化型钢
(49)0Cr17Ni7Al
二、不锈钢冷轧钢板
不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板,厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。用于制作耐腐蚀部件,石油、化工的管道、容器、医疗器械、船舶设备等,其分类和牌号如下:
1.奥氏体型钢
除与热轧部分相同外(29种),还有:(1)2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8
2.奥氏体——铁素体型钢
除与热轧部分相同外(2种),还有:(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti
3.铁素体型钢
除与热轧部分相同外(9种),还有:00Cr17
4.马氏体型钢
除与热轧部分相同外(8种),还有1Cr17Ni2
5.沉淀硬化型钢
(49)0Cr17Ni7Al
三、铁素体、奥氏体、马氏体简介
大家知道固态金属及合金都是晶体,即在其内部原子是按一定规律排列的,排列的方式一般有三种即:体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的,它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构:910℃以下为具有体心立方晶格结构的α——铁,910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去,而又不破坏铁所具有的晶格结构,这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体,它的溶碳能力极低,最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体,它的溶碳能力较高,最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。
钢在高温时所形成的奥氏体,过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下,这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能,奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体,称为马氏体。由于含碳量过饱和,引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低,脆性增大。
不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明,只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高,因此,不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高,对钢的组织也有很大影响,当铬含量高而碳含量很少时,铬会使铁碳平衡,图上的Υ相区缩小,甚至消失,这种不锈钢为铁素体组织结构,加热时不发生相变,称为铁素体型不锈钢。
当含铬量较低(但高于12%),碳含量较高,合金在从高温冷却时,极易形成马氏体,故称这类钢为马氏体型不锈钢。
镍可以扩展Υ相区,使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多,使钢在室温下也具有奥氏体组织结构,则称这种钢为奥氏体型不锈钢。 四、我国和日本常用不锈钢钢号的近似对照 
1.对照表: 
日本(JIS) 中国(GB)
SUS 304    0Cr18Ni9(0Cr19Ni9)
SUS 304L   00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)
SUS 309S    0Cr23Ni13
SUS 310S    0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)
SUS 316    0Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)
SUS 316L    00Cr17Ni14Mo2
SUS 321   1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)
SUS 430    1Cr17
SUS 403    1Cr12
SUS 410    1Cr13
SUS 420     J1 2Cr13
SUS 420     J2 3Cr13
SUS 431    1Cr17Ni2
2.牌号后掇NO.1表示热轧后进行热处理、酸洗或类似的处理;NO.2表示冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理;NO.2B表示冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。如304NO.1不锈钢板表示牌号为304的热轧不锈钢板。再如321-2B表示牌号为321的冷轧不锈钢板,表面要求冷轧后进行热处理,酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。 
钢号 特性 用途
奥氏体钢 
301 
17Cr-7Ni-碳 与304钢相比,Cr、Ni含量少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。 列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网
301L   
17Cr-7Ni-0.1N-低碳 是在301钢基础上,降低C含量,改善焊口的抗晶界腐蚀性;通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足,保证钢的强度。 铁道车辆构架及外部装饰材料
304  
18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象(无磁性,便用温茺-196℃~800℃)。 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(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具,建材,化学,食品工业,农业,船舶部件
304L   
18Cr-8Ni-低碳 作为低C的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304刚相似,但在焊接后或者消除应力后,其抗晶界腐蚀能力优秀;在未进行热处理的情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃~800℃。 应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件。
304Cu   
13Cr-7.7Ni-2Cu 因添加Cu其型性,特别是拔丝性和抗时效裂纹性好,故可进行复杂形状的产品成形;其耐腐蚀性与304相同。 保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。
304N1   
18Cr-8Ni-N 在304钢的基础上,减少了S、Mn含量,添加N元素,防止塑性降低,提高强度,减少钢材厚度。 构件、路灯、贮水罐、水管
304N2   
18Cr-8Ni-N 与304相比,添加了N、Nb,为结构件用的高强度钢。 构件、路灯、贮水罐
316  
18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加Mo,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。 海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母
316L   
18Cr-12Ni-2.5Mo低碳 作为316钢种的低C系列,除与316钢有相同的特性外,其抗晶界腐蚀性优。 316钢的用途中,对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品
321  
18Cr-9Ni-Ti 在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀;适合于在430℃~900℃温度下使用。 航空器、排气管、锅炉汽包
铁素铁钢
409L  
11.3Cr-0.17Ti-低C、N 因添加了Ti元素,故其高温耐蚀性及高温强度较好。 汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。
410L   
13Cr-低C 在410钢的基础上,降低了含C量,其加工性,抗焊接变形,耐高温氧化性优秀。 机械构造用件,发动机排气管,锅炉燃烧室,燃烧器。
430  
16Cr 作为铁素体钢的代表钢种,热膨胀率低,成形性及耐氧化性优。 耐热器具、燃烧器、家电产品2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、 CD杆、筛网
430J1L   
18-Cr0.5Cu-Nb-低C、N 在430钢中,添加了Cu、Nb等元素;其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。 建筑外部装饰材料,汽车零件,冷热水供给设备。
436L   
18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N 耐热性、耐磨蚀性良好,因含有Nb、Zr元素,故其加工性,焊接性优秀。 洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。
马氏体钢 
410 
13Cr-低碳 作为马氏体钢的代表钢,虽然强度高,但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用;其加工性好,依热处理面硬化(有磁性)。 刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。 
420J1    
13Cr-0.2C 淬火后硬度高,耐蚀性好(有磁性)。 餐具(刀)、涡轮机叶片 
420J2    
13Cr-0.3C 淬火后,比420J1钢硬度升高(有磁性)。 刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刃)。 
序号  牌号   类型       特性和用途
1 1Cr17Ni7 奥氏体型 经冷加工有高的强度。铁道车辆,传送带螺栓螺母用
2 0Cr18Ni9 奥氏体型 作为不锈耐热钢使用最广泛,食品用设备,一般化工设备,原子能工业用设备
3 0Cr19Ni9N 奥氏体型 在牌号0Cr19Ni9上加N,强度提高,塑性不降低。使材料的厚度减少。作为结构用强度部件
4 00Cr19Ni10 奥氏体型 比0Cr19Ni9碳含量更低的钢,耐晶间腐蚀性优越,为焊接后不进行热处理部件类
5 00Cr18Ni10N 奥氏体型 在牌号00Cr19Ni10上添加N,具有以上牌号同样特性,用途与0Cr19Ni9N相同,但耐晶间腐蚀性更好
6 1Cr18Ni9Ti 奥氏体型 作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输送管道等设备和零件(本钢种国标不推荐使用)
7 0Cr18Ni10Ti 奥氏体型 添加Ti提高耐晶间腐蚀性,不推荐作装饰部件
8 0Cr17Ni12Mo2 奥氏体型 在海水和其他各种介质中,耐腐蚀性比0Cr19Ni9好。主要作耐点蚀材料
9 0Cr18Ni12Mo2Ti 奥氏体型 用于抵抗硫酸、磷酸、蚁酸、醋酸的设备,有良好耐晶间腐蚀性
10 0Cr17Ni12Mo2N 奥氏体型 在牌号0Cr17Ni12Mo2中加入N,提高强度,不降低塑性,使材料的厚度减薄。作耐腐蚀性较好的强度较高的部件
11 00Cr17Ni14Mo2 奥氏体型 为0Cr17Ni14Mo2的超低碳钢,比0Cr17Ni14Mo2耐晶间腐蚀性好
12 00Cr17Ni13Mo2N 奥氏体型 在牌号00Cr17Ni14Mo2中加入N,具有以上牌号同样特性,用途与0Cr17Ni12Mo2N相同,但耐晶间腐蚀性更好
13 0Cr19Ni13Mo3 奥氏体型 耐点腐蚀性比0Cr17Ni2Mo2好,作染色设备材料等
14 00Cr19Ni13Mo3 奥氏体型 为0Cr19Ni13Mo3的超低碳钢,比0Cr19Ni13Mo3耐晶间腐蚀性好
15 0Cr18Ni11Nb 奥氏体型 含Nb提高耐晶间腐蚀性
16 0Cr25Ni20 奥氏体型 抗氧化性比0Cr23Ni13好。实际上多作为耐热钢使用
如何识别不锈钢产品质量     
人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。    
不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:    
1.奥氏体型:如304、321、316、310等;    
2.马氏体或铁素体型:如430、420、410等;    
奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。
通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。
另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。
要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。
特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。
这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性,应判别为304或316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304材质。
不锈钢为什么也生锈? 当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点)的时候,人们大感惊奇:认为 “不锈钢是不生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出现了问题”。 其实,这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的 条件下也会生锈的。
不锈钢具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是 随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。 如304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗锈蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量盐份的海雾中,很快就会生锈了;而316钢管则表现良好。因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境下都能耐腐蚀, 不生锈的。
不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因,这种薄膜遭到了不断地破坏,空气或液体中氧原 子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金 属表面也就受到不断地锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:
1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。
2.不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等),在有水氧 情况下,构成有机酸,长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。
3.不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅),引起局部腐蚀。
4.在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气 ),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。
以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。所以,为确保金属表面永久光亮,不被锈蚀,我们建议:
1.必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗,去除附着物,消除引发修饰的外界因素。
2. 海滨地区要使用316材质不锈钢,316材质能抵抗海水腐蚀。 3.市场上有些不锈钢管化学成分不能符合相应国家标准,达不到304 材质要求。因此也会引起生锈,这就需要用户认真选择有信誉厂家的产品
什么是奥氏体?
碳溶解到面心立方结构(铁晶体中,铁原子分布在立方体的八个顶点及六个面的中心处,不锈钢中铁晶体中的铁原子被部分其他金属原子取代)的铁中形成的固熔体叫奥氏体。奥氏体中的碳含量可达2%,质软而韧,塑性也好
什么是超奥氏体不锈钢?
工艺性能:
与其他常用的Cr-Ni奥氏体钢一样,具有良好的冷,热加工性能。
热锻时最高加热温度可达1180摄氏度,最低停锻温度不小于900摄氏度。
此钢热成型可在1000--1150摄氏度进行。
该钢的热处理工艺为1100--1150摄氏度,加热后快冷。
此钢虽可采用通用的焊接工艺进行焊接,但是最恰当的焊接方法是手工电弧焊和钨极氩弧焊。
当采用手工电弧焊焊接不大于6毫米板材时焊条直径不大于2.5毫米;当板厚大于6毫米时焊条直径小于 3.2毫米。 当焊后需热处理时,可以在1075--1125摄氏度加热后快冷进行处理。
用钨极氩弧焊焊接时的填充金属可用同材焊条,焊后焊缝须经酸洗,钝化处理。
耐腐蚀性能
00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢主要系为解决硫酸的腐蚀而发展的。[11]
同时也耐常压下任何浓度,任何温度醋酸的腐蚀。
它在甲酸,磷酸中,在甲酸与醋酸的混合酸中的耐蚀性能也很好。
采用GB1223-75中T法检验OOCr20Ni25Mo4.5Cu钢的晶间腐蚀倾向的结果显示,当钢中含C0.038%时,此钢出现晶间腐蚀需经敏化1小时以上,因此,即使焊接厚度不大于30mm部件时,只要焊接工艺适当,便没有晶间腐蚀的危险。 通过孔蚀电位测定和孔蚀试验结果显示,00Cr20Ni25Mo4.5Cu优于00Cr18Ni10和00Cr18Ni14Mo2等低牌号Cr-Ni奥氏体钢。
由于00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢中Ni量达25%,故耐应力腐蚀性能亦较一般Cr-Ni奥氏体钢为佳。
一般说来,在含氯离子的水介质中,当用18-8,18-12-Mo不锈钢出现应力腐蚀破裂时,选择00Cr20Ni25Mo4.5Cu常常可以防止事故的发生。
超级奥氏体不锈钢是属于高镍高钼而且含有铜、氮的奥氏体不锈钢,主要应用于苛刻的酸性介质中,在纯磷酸中表现最好。对点蚀和缝缝腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和一般性腐蚀都有良好的抗腐蚀性。
奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。该钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高 Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te 等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
不锈钢
1 概述
不锈钢是指具有抗腐蚀性能的一类钢种。通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。不锈钢不一定耐酸,但耐酸钢同时又是不锈钢。所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种。腐蚀速度<0.01 mm/年者分完全耐蚀腐蚀速度<0.1 mm/年者为耐蚀。所谓的耐酸钠是指在各种强腐蚀介质中能耐他的钢.腐蚀速度<0.1mm/年者为完全耐蚀,腐蚀速度<1mm/年者为耐蚀。因此.不锈钢并不是不腐蚀、只不过腐 蚀速度较慢而已、绝对不被腐蚀的钢是不存在的。
值得注意的是在同一介质中.不同种类的不锈钢腐蚀速度大不相同而同一种不锈钢在不同的介质中腐蚀行为也大不一样。例如.Ni-Cr不锈钢在氧化性介质中的耐蚀性很好.但在非氧化介质中(如盐酸)的耐蚀性就不好了。因此掌握各类不锈钢的特点、对于正确选择和使用不锈钢是很重要的。
不锈钢不仅要耐蚀,还要承受或传递载荷,因此还需要具有较好的力学性能。不锈钢一般以板、管等型材加工成构件或零件,因此.要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。
不锈钢按典型正火组织分为:铁素体(F)型不锈钢,马氏体〔M)型不锈钢、奥氏体(A)型不锈钢及奥氏体-铁素体(A-F)双相型不锈钢及沉淀硬化或过渡型)不锈钢。
2 金属腐蚀
一、金属的腐蚀过程
在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象称为腐蚀。腐蚀基本上有两种形式:化学腐蚀和电化学腐蚀。在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学腐蚀,化学腐蚀中不产生电流,巨在腐蚀过程中形成某种腐蚀产物。这种腐蚀产物一般都覆盖在金属表面上晒成一层膜 ,使金属与介质隔离开来。如果这层化学生成物是稳定、致密、完整并同金属表层牢固结合的,则将大大减轻甚至可以防止腐蚀的进一步发展,对金属起保护作用。形成保护膜的过程称为钝化。例如,生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜 ,这些氧化膜结构致密、完整、无疏松、无裂纹且不易剥落,可起到保护基体金属、避免继续氧化的作用。例如铁在高温氧化时生成的Fe2O3。反之,有些氧化膜是不连续的 ,或者是多孔状的.对基体金属没有保护作用。例如.有些金属的氧化物,如Mo2O3、WO3在高温下具有挥发性 ,完全没有覆盖基体的保护作用。
可见,氧化膜的产生及氧化膜的结构和性质是化学腐蚀的重要特征。因此,提高金属耐化学腐蚀的能力 ,主要是通过合金化或其它方法,在金属表面形成一层稳定的、完整阶致密的并与基体结合牢固的氧化膜(也称为钝化膜入电化学腐蚀是金属腐蚀的更重要、更普遍的形式它是由不同的金属或金属的不同朝之间的电极电位不同而构成原电池所产生的。这种原电池腐蚀是在显微组织之间产生的故又称之为微电池腐蚀。电化学腐蚀的特点是有电介质存在 ,不同金属之间、金属微区之间或相之间有电位差异连通或接触,同时有腐蚀电流产生。
二、腐蚀类型
金属材料在工业生产中的腐蚀失效形式是多种多样的。不同材料在不同负荷及不同介质环境的作用下,其腐蚀形式主要有以下几类:
一般腐蚀:金属裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀,虽降低构件受力有效面积及其使用寿命,但比局部腐蚀的危害性小。
晶间腐蚀:指沿品界进行的腐蚀,使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大,它可以便会金变脆或丧失强度,敲击时失去金属声响,易造成突然事故。品同腐蚀为奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式,这是由于品界区域与晶内成分或应力有差别 ,引起品界区域电极电位显著降低而造成的电极电位助差别所致。
应力腐蚀:金属在腐蚀介质及拉应力(外加应力或内应力)的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的、也有 穿晶的,这是一种危险的低应力脆性断裂、在氯化和碱性氛氧化物或其它水溶性介质中常发生应力腐蚀,在许多设备的事故中占相当大的比例。
点腐蚀:点腐蚀是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式、点腐蚀形成后能迅速地向深处发展,最后穿透金属。点腐蚀危害性很大庸 ,尤其是对各种容器是极为不利的。出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆,以避免腐蚀加深。
点腐蚀产生的原因是在介质的作用下,金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的。或者在含有氯离子的介质中,材料表面缺陷疏松及非金属夹杂物等都可引起点腐蚀。
腐蚀疲劳:金属在腐蚀介质及交变应力作用下发生的破坏、其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹。显著降低钢的疲劳强度,导致过早断裂。腐蚀疲劳不同于机械疲劳,它没有一定的疲劳极限 ,随着循环次数的增加,疲劳强度一直是下降的。
除了上述各种腐蚀形式以外,还有由于宏观电池作用而产生的腐蚀。例如,金属构件中铆钉与铆接材料不同、异种金属的焊接、船体与螺旋桨材料不同等因电极电位差别而造成的腐蚀。
从上述腐蚀机理可见,防止腐蚀的着眼点应放在:尽可能减少原电池数量,使钢的表面形成一层稳定的、完整的、与钢的基体结合牢固的钝化膜;在形成原电池的情况下 ,尽可能减少两极间的电极电位差。
3 不锈钢的合金化原理
提高钢耐蚀性的方法很多,如表面镇一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法 ,提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一,其方法如下;
(1)加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般住钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺,Si的大量加入会使钢变脆,因此 ,只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。
Cr 能提高钢的电极电位,但不是呈线性关系、如图5.1所示。实验证呼钢的电极电位随合金元素的增加,存在着一个量变到质变的关系,遵循1/8规律。当Cr含量达到一定值时即1/8原子(l/8、2/8、3/8……)时 ,电极电位将有一个突变。因此,几乎所有的不锈钢中,Cr含量均在12.%5(原子)以上,即11.7%(质量)以上。
(2)加入合金元素使钢的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的纯化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入 Cr,Si.Al等合金元素 ,使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜 ,就可提高钢的耐蚀性。
(3)加入合金元素使钢在常温时能以单相状态存在,减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的Cr或Cr-Ni,使钢在室温下获得单相铁 素体或单相奥氏体。
(4)加入Mo、Cu等元素,提高钢抗非氧化性酸腐蚀的能力。
(5)加入Ti,Nb等元素,消除Cr的晶间偏析,从而减轻了晶问腐蚀倾向。
(6)加入Mn、N等元素,代替部分Ni获得单相奥氏体组织,同时能大大提高铭不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
4 不锈钢的种类和特点
不锈钢有两种分类法:一种是按合金元素的特点,划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢;另一种是按在正火状态下钢的组织状态 ,划分为M不锈钢、F不锈钢、A不锈钢和A一F双相不锈钢。
一、马氏体不锈钢
典型的马氏体不锈钢钢号有1Cr13~4Cr13和9Cr18等
1Cr13钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。2Crl3冷变形前不要求预热,但焊接前需预热 ,ICrl3、2Cr13主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等,而3Cr13、4Cr13主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件;9Cll8可做耐蚀轴承及刀具。
二、铁素体不锈钢
铁素作不锈钢的含Cr量一般为13%~30%合碳量低于0.25%。有时还加入其它合金元素。金相组织主要是台铁 素体,加热及冷却过程中没有α<=>γ转变,不能用热处理进行强化。抗氧化性强,加入合金元素比可在有机酸及 含Cl-的介质中有较强的抗蚀。同时,它还具有良好的热加工性及一定的冷加工性。铁体不锈钢主要用来制作要求有较高的耐蚀性而强度要求较低的构件,广泛用于制造生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管道等。
典型的铁案体不锈钢有Crl7型、Cr25型和Cr28型,其成分性能及热处理工艺如表所示。
三,奥氏体不锈钢
奥氏作不锈钢是克服马氏作不锈钢耐蚀性不足和铁素体不锈钢脆性过大而发展起来的。基本成分为Crl8%、Ni8%简称18-8钢。其特点是合碳量低于0.1%,利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。
奥氏作不锈钢一般用于制造生产硝酸、硫酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀的性能,但在局部抗腐蚀方面,仍存在下列问题:
1.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏作不锈钢在450~850℃保温或缓慢冷却时,会出现晶问腐蚀。合碳量越高,晶间蚀倾向性越大。此外,在焊接件的热影响区也会出现 晶间腐蚀。这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周围基体产生贫铬区,从而形成腐蚀原电池而造成的。这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁 素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀:
(1)降低钢中的碳量,使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度,即从根本上解决了铬的碳化物(Cr23C6)在晶界上 析出的问题。通常钢中合碳量降至0.03%以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
(3)通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例,使其具有奥氏体+铁索体双相组织,其中铁素体占5%一12%。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
(4)采用适当热处理工艺,可以防止晶间腐蚀,获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀
应力(主要是拉应力)与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂,简称SCC(Stress Crack Corrosion)。奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。当合Ni量达到8%一10%时,奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大,继续增加 含Ni量至45%~50%应力腐蚀倾向逐渐减小,直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si2%~4%并从冶炼上将N含量控制在0.04%以下。此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量 。另外可选用A-F双用钢,它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展,体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化
单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能,可以冷拔成很细的钢丝,冷轧成很薄的钢带或钢管。经过大量变形后,钢的强度大力提高 ,尤其是在零下温区轧制时效果更为显著。抗拉强度可达 2 000 MPa以上。这是因为除了冷作硬化效果外,还叠加了形变诱发M转变。
奥氏作不锈钢经形变强化后可用来制造不锈弹簧、钟表发条、航空结构中的钢丝绳等。形变后若需焊接,则只能采用点焊工艺、形变使应力腐蚀倾向性增加 。并因部分γ->M转变而产生铁磁性,在使用时(如仪表零件中)应予以考虑。
再结晶温度随形变量而改变,当形变量为60%时,其再结晶温度降为650℃冷变形奥氏体不锈钢再结晶退火温度为850~1050℃,850℃则需保温3h,1050℃时 透烧即可,然后水冷。
4.奥氏作不锈钢的热处理
奥氏体不锈钢常用的热处理工艺有:固溶处理、稳定化处理和去应力处理等。
(1)固溶处理。将钢加热到1050~1150℃后水淬,主要目的是使碳化物溶于奥氏体中,并将此状态保留到室温 ,这样钢的耐蚀性会有很大改善。如上所述,为了防止晶问腐蚀,通常采用固溶化处理,使Cr23C6溶于奥氏体中,然后快速冷却。对于薄壁件可采用空冷 ,一般情况采用水冷。
(2)稳定化处理。一般是在固溶处理后进行,常用于含Ti、Nb的18-8钢,固处理后,将钢加热到850~880℃保温后空冷 ,此时Cr的碳化物完全溶解,脱而钛的碳化物不完全溶解,且在冷却过程中充分析出,使碳不可能再形成格的碳化物,因而有效地消除了晶间腐蚀。
(3)去应力处理。去应力处理是消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺一般加热到300~350℃回火。对于不 含稳定化元素Ti、Nb的钢,加热温度不超过450t,以免析出铬的碳化物而引起晶间腐蚀。对于超低碳和合Ti、Nb不锈钢的冷加工件和焊接件,需在500~950℃,加热 ,然后缓冷,消除应力(消除焊接应力取上限温度),可以减轻晶间腐蚀倾向并提高钢的应力腐蚀抗力。
四、奥氏体-铁素体双相不锈钢
在奥氏作不锈钢的基础上,适当增加Cr含量并减少Ni含量,并与回溶化处理相配合,可获得具有奥氏体和铁素体的双相组织( 含40~60%δ-铁素体)的不锈钢,典型钢号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。双相不锈钢与里氏体不锈钢相比有较好的焊接性,焊 后不需热处理,而且其晶间腐蚀、应力腐蚀倾向性也较小。但由于含Cr量高,易形成σ相,使用时应加以注意。
氯离子的腐蚀
处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20~30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对金属的钝态起到直接的破坏作用。

耐氯离子的材料,过滤氯离子丝网,不锈钢特性及氯离子腐蚀,氯离子过滤丝网种类,化工厂过滤氯离子筛网,耐氯离子的不锈钢材料编织网种类介绍

产品材质: 1Cr17Ni7(301)、0Cr18Ni9(304)、1Cr18Ni9Ti(321)、316、316L、309S、310S、 0Cr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13不锈钢。
产品名称:棒材、直条、丝网、筛网、编织网、氯离子过滤网

特种合金材料丝网有:镍基合金,镍板,镍棒,镍管,美国哈氏合金,C-276哈氏合金,B-2,B-3合金,C-22,蒙乃尔合金400,500,254SMO,654SMO等过滤氯离子丝网,…..双相钢2507,2520,2205,S31803,S31805,1.4418(德国)耐氯离子筛网。

执行标准:GB/T423T-92、GB/T14975-2002 、GB/T14976-2002 、GB/T13296-91、GB/T12770-91 、 GB/T12771-91 ,ASTM A213/A213-99a 、ASTN312/A312M-00b 、ASTM A269-00 、ASTMA511-96等...

 

耐氯离子的材料

文章就化工行业中普遍存在的选材问题进行了分析阐述,着重分析了含氯离子场合的材料使用,具有很好的实际指导效果。 文章就化工行业中普遍存在的选材问题进行了分析阐述,着重分析了含氯离子场合的材料使用,具有很好的实际指导效果。

不是说奥氏体不锈钢低温下耐氯离子的应力腐蚀,而且每一种材料都有这种氯离子中发生氯离子的应力腐蚀/点腐蚀/缝隙腐蚀都与温度有很大的关系. 

对于各类材料对氯离子的耐腐蚀性能通常都用一个参数来表示:

应力腐蚀试验:
合金                        26%NaCl,沸腾
304L(8%Ni)                断裂(850小时)
316L(12%Ni,2.5Mo)        断裂(530-940小时)
317L(13%Ni,3.5Mo)        断裂(1000小时)
AL2003(3%Ni,1.7%Mo)      通过(1000小时)
AL2205(5%Ni,3%Mo)        通过(1000小时)

CCCT & CPT温度 摄氏度
304      <-2.5   --  
316L     <-2.5  15    
AL-2003  16   32     
317L      1.7    19    
904L      20     40    
AL-6XN  43     80    
29-4C     54    75     


每一种材料都可以计算出发生应力腐蚀的临界温度Tscc
如: AL-6XN   Tscc=190.05—47.42log(%Cl—)

对材料在氯离子中的腐蚀有主要的三个方面,尤其是大家关心的海水/氯化盐之类的. 其主要三个方面主要为: CCCT 缝隙腐蚀临界温度 /  CPT 点腐蚀临界温度 / Tscc 应力腐蚀临界温度

而且都有温度与腐蚀发生情况都有温度曲线.  有些是可以计算的.

表7为各种合金的点蚀当量及常规的点腐蚀和缝隙腐蚀指数。根据表7中各种指数的排序表明AL-6XN具有相当好的抗点腐蚀及缝隙腐蚀的能力。
    另一种类似的不锈钢抗点腐蚀能力的排序是“点蚀电位”。在标准的氯化物溶液中使用电化学仪器测得点蚀电位。点蚀电位表明合金对局部腐蚀的相对敏感性。电位较正的合金较少产生点腐蚀。

 

表7、点蚀和缝隙腐蚀指数
合金        成份(wt%)
Cr       Mo    N   PREN1       CCCT2        ℃     CPT3     CPT4
304     18.0  /    0.06       19.8        <-2.5     /        /
316     16.5  2.1  0.05       24.9        <-2.5    15        /
317     18.5  3.1  0.06       30.5        1.7       19        25
904L    20.5  4.5  0.05       36.9        20        40        45
AL-6XN  20.5  6.2  0.22       47.6        43        80        78
1、PREN=Cr+3.3Mo+30N
2、按照ASTM G48 B进行试验
3、按照ASTM G48 A进行试验
4、按照ASTM G150进行试验

 

不锈钢特性及氯离子腐蚀--腐蚀与不锈钢
应力腐蚀
应力腐蚀是指零件在拉应力和特定的化学介质联合作用下所产生的低应力脆性断裂现象。
应力腐蚀由残余或外加应力导致的应变和腐蚀联合作用产生的材料破坏过程。应力腐蚀导致材料的断裂称为应力腐蚀断裂。
它的发生一般有以下四个特征:一、一般存在拉应力,但实验发现压应力有时也会产生应力腐蚀。二、对于裂纹扩展速率,应力腐蚀存在临界KISCC,即临界应力强度因子要大于KISCC,裂纹才会扩展。三、一般应力腐蚀都属于脆性断裂。四、应力腐蚀的裂纹扩展速率一般为10- 6~10-3 mm/min,而且存在孕育期,扩展区和瞬段区三部分
应力腐蚀机理的机理一般认为有阳极溶解和氢致开裂
晶间腐蚀
说明:局部腐蚀的一种。沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀。主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合,大大降低金属的机械强度。而且金属表面往往仍是完好的,但不能经受敲击,所以是一种很危险的腐蚀。通常出现于黄铜、硬铝和一些含铬的合金钢中。不锈钢焊缝的晶间腐蚀是化学工厂的一个重大问题。
晶间腐蚀是沿着或紧靠金属的晶界发生腐蚀。腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽,看不出被破坏的迹象,但晶粒间结合力显著减弱,力学性能恶化。不锈钢、镍基合金、铝合金等材料都较易发生晶间腐蚀。
不锈钢的晶间腐蚀:
不锈钢在腐蚀介质作用下,在晶粒之间产生的一种腐蚀现象称为晶间腐蚀。产生晶间腐蚀的不锈钢,当受到应力作用时,即会沿晶界断裂、强度几乎完全消失,这是不锈钢的一种最危险的破坏形式。晶间腐蚀可以分别产生在焊接接头的热影响区、焊缝或熔合线上,在熔合线上产生的晶间腐蚀又称刀状腐蚀。
不锈钢具有耐腐蚀能力的必要条件是铬的质量分数必须大于12%。当温度升高时,碳在不锈钢晶粒内部的扩散速度大于铬的扩散速度。因为室温时碳在奥氏体中的熔解度很小,约为0.02%~0.03%,而一般奥氏体不锈钢中的含碳量均超过此值,故多余的碳就不断地向奥氏体晶粒边界扩散,并和铬化合,在晶间形成碳化铬的化合物,如(CrFe)23C8等。但是由于铬的扩散速度较小,来不及向晶界扩散,所以在晶间所形成的碳化铬所需的铬主要不是来自奥氏体晶粒内部,而是来自晶界附近,结果就使晶界附近的含铬量大为减少,当晶界的铬的质量分数低到小于12%时,就形成所谓的“贫铬区”,在腐蚀介质作用下,贫铬区就会失去耐腐蚀能力,而产生晶间腐蚀。
不锈钢的晶间腐蚀
含碳量超过0.03%的不稳定的奥氏体型不锈钢(不含钛或铌的牌号),如果热处理不当则在某些环境中易产生晶间腐蚀。这些钢在425-815℃之间加热时,或者缓慢冷却通过这个温度区间时,都会产生晶间腐蚀。这样的热处理造成碳化物在晶界沉淀(敏化作用),并且造成最邻近的区域铬贫化使得这些区域对腐蚀敏感。敏化作用也可出现在焊接时,在焊接热影响区造成其后的局部腐蚀。
最通用的检查不锈钢敏感性的方法是65%硝酸腐蚀试验方法。试验时将钢试样放入沸腾的65%硝酸溶液中连续48h为一个周期,共5个周期,每个周期测定重量损失。一般规定,5个试验周期的平均腐蚀率应不大于0.05mm/月。
奥氏体型不锈钢焊接结构的晶间腐蚀可用如下方法预防:
①使用低碳牌号00Cr19Ni10或00Cr17Ni14Mo2,或稳定的牌号0Cr18Ni11Ti或0Cr18Ni11Nb.使用这些牌号不锈钢可防止焊接时碳化物沉淀出造成有害影响的数量。
②如果面品结构件小,能够在炉中进行热处理,则可在1040-1150℃进行热处理以溶解碳化铬,并且在425-815℃区间快速冷却以防止瑞沉淀。
焊接铁素体不锈钢在某些介质中也可能出现晶间腐蚀。这是当钢从925℃以上快速冷却时,碳化物或氧化物沉淀,金属晶格应变造成的,焊接后进行消除应力热处理可消除应力并恢复耐腐蚀性能。在1Cr17不锈钢中加入超过8倍碳含量的钛,通常可减少焊接钢结构在一些介质中的晶间腐蚀。然而加入钛在浓硝酸中不是有效的。
奥氏体型不锈钢的细分
美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中:
①奥氏体型不锈钢用200系列(无镍或低镍的铬锰氮不锈钢)和300系列(镍铬不锈钢)的数字标示,
②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。
在所有的钢种里不锈钢的种类和牌号较多,大概有上百个牌号,标准化和非标准化共有200个。 最常用的是如下品种:
== 常用不锈钢材料对照表 ===
日本  美国  英国  德国       法国       中国
SUS304   304   304S15  X5CrNi189      Z6CN18.09     0Cr18Ni9
SUS304L  304L  304S12  X2CrNi189      Z2CN18.09     00Cr18Ni10
SUS316   316   316S16  X5CrNiMo1810  Z6CND17.12    0Cr18Ni12Mo2Ti
SUS316L  316L  316S12  X2CrNiMo1810  Z2CND17.12    00Cr17Ni14Mo2
SUS317   317   317S16 --                               0Cr18Ni12Mo3Ti
SUS317L  317L  317S12  X2CrNiMo1816  Z2CND19.15    00Cr17Ni14Mo3
SUS321   321   321S12  X10CrNi189     Z6CNT18.10    0Cr18Ni9Ti
奥氏体不锈钢的焊条选用要点:
不锈钢主要用于耐腐蚀,但也用作耐热钢和低温钢。因此,在焊接不锈钢时,焊条的性能必须与不锈钢的用途相符。不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。
1、一般来说,焊条的选用可参照母材的材质,选用与母材成分相同或相近的焊条。如:A102对应0Cr19Ni9;A137对应1Cr18Ni9Ti。
2、由于碳含量对不锈钢的抗腐蚀性能有很大的影响,因此,一般选用熔敷金属含碳量不高于母材的不锈钢焊条。如316L必须选用A022焊条。
3、奥氏体不锈钢的焊缝金属应保证力学性能。可通过焊接工艺评定进行验证。
4、对于在高温工作的耐热不锈钢(奥氏体耐热钢),所选用的焊条主要应能满足焊缝金属的抗热裂性能和焊接接头的高温性能。
(1)对Cr/Ni≥1的奥氏体耐热钢,如1Cr18Ni9Ti等,一般均采用奥氏体-铁素体不锈钢焊条,以焊缝金属中含2-5%铁素体为宜。铁素体含量过低时,焊缝金属抗裂性差;若过高,则在高温长期使用或热处理时易形成σ脆化相,造成裂纹。如A002、A102、A137。
在某些特殊的应用场合,可能要求采用全奥氏体的焊缝金属时,可采用比如A402、A407焊条等。
(2)对Cr/Ni<1的稳定型奥氏体耐热钢,如Cr16Ni25Mo6等,一般应在保证焊缝金属具有与母材化学成分大致相近的同时,增加焊缝金属中Mo、W、Mn等元素的含量,使得在保证焊缝金属热强性的同时,提高焊缝的抗裂性。如采用A502、A507。
5、对于在各种腐蚀介质中工作的耐蚀不锈钢,则应按介质和工作温度来选择焊条,并保证其耐腐蚀性能(做焊接接头的腐蚀性能试验)。
(1)对于工作温度在300℃以上、有较强腐蚀性的介质,须采用含有Ti或Nb稳定化元素或超低碳不锈钢焊条。如A137或A002等。
(2)对于含有稀硫酸或盐酸的介质,常选用含Mo或含Mo和Cu的不锈钢焊条如:A032、A052等。
(3)工作,腐蚀性弱或仅为避免锈蚀污染的设备,方可采用不含Ti或Nb的不锈钢焊条。
为保证焊缝金属的耐应力腐蚀能力,采用超合金化的焊材,即焊缝金属中的耐蚀合金元素(Cr、Mo、Ni等)含量高于母材。如采用00Cr18Ni12Mo2类型的焊接材料(如A022)焊接00Cr19Ni10焊件。
6、对于在低温条件下工作的奥氏体不锈钢,应保证焊接接头在使用温度的低温冲击韧性,故采用纯奥氏体焊条。如A402、A407。
7、也可选用镍基合金焊条。如采用Mo达9%的镍基焊材焊接Mo6型超级奥氏体不锈钢。
8、焊条药皮类型的选择:
(1)由于双相奥氏体钢焊缝金属本身含有一定量的铁素体,具有良好的塑性和韧性,从焊缝金属抗裂性角度进行比较,碱性药皮与钛钙型药皮焊条的差别不像碳钢焊条那样显著。因此在实际应用中,从焊接工艺性能方面着眼较多,大都采用药皮类型代号为17或16的焊条(如A102A、A102、A132等)。             
(2)只有在结构刚性很大或焊缝金属抗裂性较差(如某些马氏体铬不锈钢、纯奥氏体组织的铬镍不锈钢等)时,才 考虑选用药皮代号为15的碱性药皮不锈钢焊条(如A107、A407等)。          综上所述,奥氏体不锈钢的焊接是有其独特特点的,奥氏体不锈钢的焊接时焊条选用尤其值得注意,只有这样才能达到针对不同材料实施不同的焊接方法和不同材料的焊条,不锈钢焊条必须根据母材和工作条件(包括工作温度和接触介质等)来选用。这样才有可能能达到所预期的焊接质量.     
不锈钢的物理性能
不锈钢的物理性能 不锈钢和碳钢的物理性能数据对比,碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢,而略低于奥氏体型不锈钢;电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增;线膨胀系数大小的排序也类似,奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小;碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性,奥氏体型不锈钢无磁性,但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性,可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。 奥氏体型不锈钢与碳钢相比,具有下列特点: 1)高的电阻率,约为碳钢的5倍。 2)大的线膨胀系数,比碳钢大40%,并随着温度的升高,线膨胀系数的数值也相应地提高。 3)低的热导率,约为碳钢的1/3。
不锈钢的力学性 不论不锈钢板还是耐热钢板,奥氏体型的钢板的综合性能最好,既有足够的强度,又有极好的塑性同时硬度也不高,这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似,其抗拉强度、屈服强度和硬度,随着温度的降低而提高;塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是:随着温度的降低,其冲击韧度减少缓慢,并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。 不锈钢的耐热性能 耐热性能是指高温下,既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性,同时在高温时双有足够的强度即热强性。
316和316L不锈钢 316和317不锈钢(317不锈钢的性能见后)是含钼不锈钢种。317不锈钢中的钼含量略高明于316不锈钢.由于钢中钼,该钢种总的性能优于310和304不锈钢,高温条件下,当硫酸的浓度低于15%和高于85%时,316不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能,所以通常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。 耐腐蚀性:耐腐蚀性能优于304不锈钢,在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且316不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大气的侵蚀。 耐热性:在1600度以下的间断使用和在1700度以下的连续使用中,316不锈钢具有好的耐氧化性能:在800-1575度的范围内,最好不要连续作用316不锈钢,但在该温度范围以外连续使用316不锈钢时,该不锈钢具有良好的耐热性。316L不锈钢的耐碳化物析出的性能比316不锈钢更好,可用上述温度范围。 热处理:在1850-2050度的温度范围内进行退火,然后迅速退火,然后迅速冷却。316不锈钢不能过热处理进行硬化。 焊接:316不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途,分别采用316Cb、316L或309Cb不锈钢填料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能,316不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用316L不锈钢,不需要进行焊后退火处理。 典型用途:纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。
不锈钢加工及施工深加工:易产生磨擦热量所以使用耐压、耐热性高不锈钢种同时成型加工结束后应除掉表面附着的油。 焊接:焊接之前应彻底除掉有害于焊接的锈 、油、水份、油漆等,选定适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊间距短,除掉焊渣时应使用不锈钢刷。焊完以后,为了防止局部腐蚀或强度下降,应对表面进行研磨处理或清洗。 切断以及冲压:由于不锈钢比一般材料强度高,所以冲压以及剪切时需要更高的压力,而刀与刀间隙准确时才能不发生切变不良和加工硬化,最好采用等离子或激光切断,当不得不采用气割或电弧切断时,对热影响区进行研磨以及必要进行热处理。 折弯加工:簿板可以折弯到180,但为了减少弯面的裂纹同半径大小最好2倍板厚的,厚板沿压延方向时给2倍板厚半径,与压延垂直方向。      
不锈钢分类
奥氏体不锈钢:在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。  
奥氏体型钢             
(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;(14) 00Cr17Ni14Mo2;(15) 0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti;(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti;(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;(29) 0Cr18Ni13Si4     304  316是国外的牌号。
不锈钢有没有磁性 
人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。       
不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:     
1、奥氏体型:如304、321、316、310等;        
2、马氏体或铁素体型:如430、420、410等;      
奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。    
通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?   
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。   
另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。   
要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。        
特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。           
这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性,应判别为304或316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304材质。       
一、不锈钢热轧钢板       
不锈钢热轧钢板是用热轧工艺生产的不锈钢钢板。厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。用于化工、石油、机械、船舶等行业制造耐蚀零件、容器和设备。其分类和牌号如下:   
1.奥氏体型钢
(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;
(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;
(14)00Cr17Ni14Mo;(15)0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;
(19)1Cr18Ni12Mo3Ti;(20)0Cr18Ni12Mo3Ti;
(21)0Cr18Ni12Mo2Cu2;(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;
(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;
(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;
(29) 0Cr18Ni13Si4
2.奥氏体——铁素体型钢
(30)0Cr26Ni5Mo2;(31)00Cr18Ni5Mo3Si2;
3.铁素体型钢
(32)0Cr13Al;(33) 00Cr12;(34)1Cr15;(35)1Cr17;(36)1Cr17Mo;(37)00Cr17Mo;
(38)00Cr18Mo2;(39)00Cr30Mo2;(40)00Cr27Mo
4.马氏体型钢
(41)1Cr12;(42)0Cr13;(43);1Cr13;(44)2Cr13;(45)3Cr13;(46)4Cr13;(47)3Cr16;(48)7Cr17
5.沉淀硬化型钢
(49)0Cr17Ni7Al
二、不锈钢冷轧钢板
不锈钢冷轧钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板,厚度不大于3mm的为薄板,厚度大于3mm的为厚板。用于制作耐腐蚀部件,石油、化工的管道、容器、医疗器械、船舶设备等,其分类和牌号如下:
1.奥氏体型钢
除与热轧部分相同外(29种),还有:(1)2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8
2.奥氏体——铁素体型钢
除与热轧部分相同外(2种),还有:(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti
3.铁素体型钢
除与热轧部分相同外(9种),还有:00Cr17
4.马氏体型钢
除与热轧部分相同外(8种),还有1Cr17Ni2
5.沉淀硬化型钢
(49)0Cr17Ni7Al
三、铁素体、奥氏体、马氏体简介
大家知道固态金属及合金都是晶体,即在其内部原子是按一定规律排列的,排列的方式一般有三种即:体心立方晶格结构、面心立方晶格结构和密排六方晶格结构。金属是由多晶体组成的,它的多晶体结构是在金属结晶过程中形成的。组成铁碳合金的铁具有两种晶格结构:910℃以下为具有体心立方晶格结构的α——铁,910℃以上为具有面心立方晶格结构的Υ——铁。如果碳原子挤到铁的晶格中去,而又不破坏铁所具有的晶格结构,这样的物质称为固溶体。碳溶解到α——铁中形成的固溶体称铁素体,它的溶碳能力极低,最大溶解度不超过0.02%。而碳溶解到Υ——铁中形成的固溶体则称奥氏体,它的溶碳能力较高,最高可达2%。奥氏体是铁碳合金的高温相。
钢在高温时所形成的奥氏体,过冷到727℃以下时变成不稳定的过冷奥氏体。如以极大的冷却速度过冷到230℃以下,这时奥氏体中的碳原子已无扩散的可能,奥氏体将直接转变成一种含碳过饱和的α固溶体,称为马氏体。由于含碳量过饱和,引起马氏体强度和硬度提高、塑性降低,脆性增大。
不锈钢的耐蚀性主要来源于铬。实验证明,只有含铬量超过12%时钢的耐蚀性能才会大大提高,因此,不锈钢中的含铬量一般均不低于12%。由于含铬量的提高,对钢的组织也有很大影响,当铬含量高而碳含量很少时,铬会使铁碳平衡,图上的Υ相区缩小,甚至消失,这种不锈钢为铁素体组织结构,加热时不发生相变,称为铁素体型不锈钢。
当含铬量较低(但高于12%),碳含量较高,合金在从高温冷却时,极易形成马氏体,故称这类钢为马氏体型不锈钢。
镍可以扩展Υ相区,使钢材具有奥氏体组织。如果镍含量足够多,使钢在室温下也具有奥氏体组织结构,则称这种钢为奥氏体型不锈钢。 四、我国和日本常用不锈钢钢号的近似对照 
1.对照表: 
日本(JIS) 中国(GB)
SUS 304    0Cr18Ni9(0Cr19Ni9)
SUS 304L   00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)
SUS 309S    0Cr23Ni13
SUS 310S    0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)
SUS 316    0Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)
SUS 316L    00Cr17Ni14Mo2
SUS 321   1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)
SUS 430    1Cr17
SUS 403    1Cr12
SUS 410    1Cr13
SUS 420     J1 2Cr13
SUS 420     J2 3Cr13
SUS 431    1Cr17Ni2
2.牌号后掇NO.1表示热轧后进行热处理、酸洗或类似的处理;NO.2表示冷轧后进行热处理、酸洗或相应处理;NO.2B表示冷轧后进行热处理、酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。如304NO.1不锈钢板表示牌号为304的热轧不锈钢板。再如321-2B表示牌号为321的冷轧不锈钢板,表面要求冷轧后进行热处理,酸洗或类似的处理,最后经冷轧获得适当光洁度。 
钢号 特性 用途
奥氏体钢 
301 
17Cr-7Ni-碳 与304钢相比,Cr、Ni含量少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。 列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网
301L   
17Cr-7Ni-0.1N-低碳 是在301钢基础上,降低C含量,改善焊口的抗晶界腐蚀性;通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足,保证钢的强度。 铁道车辆构架及外部装饰材料
304  
18Cr-8Ni 作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象(无磁性,便用温茺-196℃~800℃)。 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(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具,建材,化学,食品工业,农业,船舶部件
304L   
18Cr-8Ni-低碳 作为低C的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304刚相似,但在焊接后或者消除应力后,其抗晶界腐蚀能力优秀;在未进行热处理的情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃~800℃。 应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件。
304Cu   
13Cr-7.7Ni-2Cu 因添加Cu其型性,特别是拔丝性和抗时效裂纹性好,故可进行复杂形状的产品成形;其耐腐蚀性与304相同。 保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。
304N1   
18Cr-8Ni-N 在304钢的基础上,减少了S、Mn含量,添加N元素,防止塑性降低,提高强度,减少钢材厚度。 构件、路灯、贮水罐、水管
304N2   
18Cr-8Ni-N 与304相比,添加了N、Nb,为结构件用的高强度钢。 构件、路灯、贮水罐
316  
18Cr-12Ni-2.5Mo 因添加Mo,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。 海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母
316L   
18Cr-12Ni-2.5Mo低碳 作为316钢种的低C系列,除与316钢有相同的特性外,其抗晶界腐蚀性优。 316钢的用途中,对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品
321  
18Cr-9Ni-Ti 在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀;适合于在430℃~900℃温度下使用。 航空器、排气管、锅炉汽包
铁素铁钢
409L  
11.3Cr-0.17Ti-低C、N 因添加了Ti元素,故其高温耐蚀性及高温强度较好。 汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。
410L   
13Cr-低C 在410钢的基础上,降低了含C量,其加工性,抗焊接变形,耐高温氧化性优秀。 机械构造用件,发动机排气管,锅炉燃烧室,燃烧器。
430  
16Cr 作为铁素体钢的代表钢种,热膨胀率低,成形性及耐氧化性优。 耐热器具、燃烧器、家电产品2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、 CD杆、筛网
430J1L   
18-Cr0.5Cu-Nb-低C、N 在430钢中,添加了Cu、Nb等元素;其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。 建筑外部装饰材料,汽车零件,冷热水供给设备。
436L   
18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N 耐热性、耐磨蚀性良好,因含有Nb、Zr元素,故其加工性,焊接性优秀。 洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。
马氏体钢 
410 
13Cr-低碳 作为马氏体钢的代表钢,虽然强度高,但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用;其加工性好,依热处理面硬化(有磁性)。 刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。 
420J1    
13Cr-0.2C 淬火后硬度高,耐蚀性好(有磁性)。 餐具(刀)、涡轮机叶片 
420J2    
13Cr-0.3C 淬火后,比420J1钢硬度升高(有磁性)。 刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刃)。 
序号  牌号   类型       特性和用途
1 1Cr17Ni7 奥氏体型 经冷加工有高的强度。铁道车辆,传送带螺栓螺母用
2 0Cr18Ni9 奥氏体型 作为不锈耐热钢使用最广泛,食品用设备,一般化工设备,原子能工业用设备
3 0Cr19Ni9N 奥氏体型 在牌号0Cr19Ni9上加N,强度提高,塑性不降低。使材料的厚度减少。作为结构用强度部件
4 00Cr19Ni10 奥氏体型 比0Cr19Ni9碳含量更低的钢,耐晶间腐蚀性优越,为焊接后不进行热处理部件类
5 00Cr18Ni10N 奥氏体型 在牌号00Cr19Ni10上添加N,具有以上牌号同样特性,用途与0Cr19Ni9N相同,但耐晶间腐蚀性更好
6 1Cr18Ni9Ti 奥氏体型 作焊芯、抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输送管道等设备和零件(本钢种国标不推荐使用)
7 0Cr18Ni10Ti 奥氏体型 添加Ti提高耐晶间腐蚀性,不推荐作装饰部件
8 0Cr17Ni12Mo2 奥氏体型 在海水和其他各种介质中,耐腐蚀性比0Cr19Ni9好。主要作耐点蚀材料
9 0Cr18Ni12Mo2Ti 奥氏体型 用于抵抗硫酸、磷酸、蚁酸、醋酸的设备,有良好耐晶间腐蚀性
10 0Cr17Ni12Mo2N 奥氏体型 在牌号0Cr17Ni12Mo2中加入N,提高强度,不降低塑性,使材料的厚度减薄。作耐腐蚀性较好的强度较高的部件
11 00Cr17Ni14Mo2 奥氏体型 为0Cr17Ni14Mo2的超低碳钢,比0Cr17Ni14Mo2耐晶间腐蚀性好
12 00Cr17Ni13Mo2N 奥氏体型 在牌号00Cr17Ni14Mo2中加入N,具有以上牌号同样特性,用途与0Cr17Ni12Mo2N相同,但耐晶间腐蚀性更好
13 0Cr19Ni13Mo3 奥氏体型 耐点腐蚀性比0Cr17Ni2Mo2好,作染色设备材料等
14 00Cr19Ni13Mo3 奥氏体型 为0Cr19Ni13Mo3的超低碳钢,比0Cr19Ni13Mo3耐晶间腐蚀性好
15 0Cr18Ni11Nb 奥氏体型 含Nb提高耐晶间腐蚀性
16 0Cr25Ni20 奥氏体型 抗氧化性比0Cr23Ni13好。实际上多作为耐热钢使用
如何识别不锈钢产品质量     
人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。    
不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:    
1.奥氏体型:如304、321、316、310等;    
2.马氏体或铁素体型:如430、420、410等;    
奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。
通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。
另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。
要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。
特别要提出的是,因上面原因造成的304不锈钢的磁性,与其他材质的不锈钢,如430、碳钢的磁性完全不是同一级别的,也就是说304钢的磁性始终显示的是弱磁性。
这就告诉我们,如果不锈钢带弱磁性或完全不带磁性,应判别为304或316材质;如果与碳钢的磁性一样,显示出强磁性,因判别为不是304材质。
不锈钢为什么也生锈? 当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点)的时候,人们大感惊奇:认为 “不锈钢是不生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出现了问题”。 其实,这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的 条件下也会生锈的。
不锈钢具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是 随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。 如304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗锈蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量盐份的海雾中,很快就会生锈了;而316钢管则表现良好。因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境下都能耐腐蚀, 不生锈的。
不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因,这种薄膜遭到了不断地破坏,空气或液体中氧原 子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金 属表面也就受到不断地锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:
1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。
2.不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等),在有水氧 情况下,构成有机酸,长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。
3.不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅),引起局部腐蚀。
4.在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气 ),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。
以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。所以,为确保金属表面永久光亮,不被锈蚀,我们建议:
1.必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗,去除附着物,消除引发修饰的外界因素。
2. 海滨地区要使用316材质不锈钢,316材质能抵抗海水腐蚀。 3.市场上有些不锈钢管化学成分不能符合相应国家标准,达不到304 材质要求。因此也会引起生锈,这就需要用户认真选择有信誉厂家的产品
什么是奥氏体?
碳溶解到面心立方结构(铁晶体中,铁原子分布在立方体的八个顶点及六个面的中心处,不锈钢中铁晶体中的铁原子被部分其他金属原子取代)的铁中形成的固熔体叫奥氏体。奥氏体中的碳含量可达2%,质软而韧,塑性也好
什么是超奥氏体不锈钢?
工艺性能:
与其他常用的Cr-Ni奥氏体钢一样,具有良好的冷,热加工性能。
热锻时最高加热温度可达1180摄氏度,最低停锻温度不小于900摄氏度。
此钢热成型可在1000--1150摄氏度进行。
该钢的热处理工艺为1100--1150摄氏度,加热后快冷。
此钢虽可采用通用的焊接工艺进行焊接,但是最恰当的焊接方法是手工电弧焊和钨极氩弧焊。
当采用手工电弧焊焊接不大于6毫米板材时焊条直径不大于2.5毫米;当板厚大于6毫米时焊条直径小于 3.2毫米。 当焊后需热处理时,可以在1075--1125摄氏度加热后快冷进行处理。
用钨极氩弧焊焊接时的填充金属可用同材焊条,焊后焊缝须经酸洗,钝化处理。
耐腐蚀性能
00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢主要系为解决硫酸的腐蚀而发展的。[11]
同时也耐常压下任何浓度,任何温度醋酸的腐蚀。
它在甲酸,磷酸中,在甲酸与醋酸的混合酸中的耐蚀性能也很好。
采用GB1223-75中T法检验OOCr20Ni25Mo4.5Cu钢的晶间腐蚀倾向的结果显示,当钢中含C0.038%时,此钢出现晶间腐蚀需经敏化1小时以上,因此,即使焊接厚度不大于30mm部件时,只要焊接工艺适当,便没有晶间腐蚀的危险。 通过孔蚀电位测定和孔蚀试验结果显示,00Cr20Ni25Mo4.5Cu优于00Cr18Ni10和00Cr18Ni14Mo2等低牌号Cr-Ni奥氏体钢。
由于00Cr20Ni25Mo4.5Cu钢中Ni量达25%,故耐应力腐蚀性能亦较一般Cr-Ni奥氏体钢为佳。
一般说来,在含氯离子的水介质中,当用18-8,18-12-Mo不锈钢出现应力腐蚀破裂时,选择00Cr20Ni25Mo4.5Cu常常可以防止事故的发生。
超级奥氏体不锈钢是属于高镍高钼而且含有铜、氮的奥氏体不锈钢,主要应用于苛刻的酸性介质中,在纯磷酸中表现最好。对点蚀和缝缝腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀开裂和一般性腐蚀都有良好的抗腐蚀性。
奥氏体不锈钢是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。该钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高 Cr-Ni系列钢。
奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te 等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。
不锈钢
1 概述
不锈钢是指具有抗腐蚀性能的一类钢种。通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。不锈钢不一定耐酸,但耐酸钢同时又是不锈钢。所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质腐蚀的钢种。腐蚀速度<0.01 mm/年者分完全耐蚀腐蚀速度<0.1 mm/年者为耐蚀。所谓的耐酸钠是指在各种强腐蚀介质中能耐他的钢.腐蚀速度<0.1mm/年者为完全耐蚀,腐蚀速度<1mm/年者为耐蚀。因此.不锈钢并不是不腐蚀、只不过腐 蚀速度较慢而已、绝对不被腐蚀的钢是不存在的。
值得注意的是在同一介质中.不同种类的不锈钢腐蚀速度大不相同而同一种不锈钢在不同的介质中腐蚀行为也大不一样。例如.Ni-Cr不锈钢在氧化性介质中的耐蚀性很好.但在非氧化介质中(如盐酸)的耐蚀性就不好了。因此掌握各类不锈钢的特点、对于正确选择和使用不锈钢是很重要的。
不锈钢不仅要耐蚀,还要承受或传递载荷,因此还需要具有较好的力学性能。不锈钢一般以板、管等型材加工成构件或零件,因此.要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。
不锈钢按典型正火组织分为:铁素体(F)型不锈钢,马氏体〔M)型不锈钢、奥氏体(A)型不锈钢及奥氏体-铁素体(A-F)双相型不锈钢及沉淀硬化或过渡型)不锈钢。
2 金属腐蚀
一、金属的腐蚀过程
在外界介质的作用下使金属逐渐受到破坏的现象称为腐蚀。腐蚀基本上有两种形式:化学腐蚀和电化学腐蚀。在生产实际中遇到的腐蚀主要是电化学腐蚀,化学腐蚀中不产生电流,巨在腐蚀过程中形成某种腐蚀产物。这种腐蚀产物一般都覆盖在金属表面上晒成一层膜 ,使金属与介质隔离开来。如果这层化学生成物是稳定、致密、完整并同金属表层牢固结合的,则将大大减轻甚至可以防止腐蚀的进一步发展,对金属起保护作用。形成保护膜的过程称为钝化。例如,生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜 ,这些氧化膜结构致密、完整、无疏松、无裂纹且不易剥落,可起到保护基体金属、避免继续氧化的作用。例如铁在高温氧化时生成的Fe2O3。反之,有些氧化膜是不连续的 ,或者是多孔状的.对基体金属没有保护作用。例如.有些金属的氧化物,如Mo2O3、WO3在高温下具有挥发性 ,完全没有覆盖基体的保护作用。
可见,氧化膜的产生及氧化膜的结构和性质是化学腐蚀的重要特征。因此,提高金属耐化学腐蚀的能力 ,主要是通过合金化或其它方法,在金属表面形成一层稳定的、完整阶致密的并与基体结合牢固的氧化膜(也称为钝化膜入电化学腐蚀是金属腐蚀的更重要、更普遍的形式它是由不同的金属或金属的不同朝之间的电极电位不同而构成原电池所产生的。这种原电池腐蚀是在显微组织之间产生的故又称之为微电池腐蚀。电化学腐蚀的特点是有电介质存在 ,不同金属之间、金属微区之间或相之间有电位差异连通或接触,同时有腐蚀电流产生。
二、腐蚀类型
金属材料在工业生产中的腐蚀失效形式是多种多样的。不同材料在不同负荷及不同介质环境的作用下,其腐蚀形式主要有以下几类:
一般腐蚀:金属裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀,虽降低构件受力有效面积及其使用寿命,但比局部腐蚀的危害性小。
晶间腐蚀:指沿品界进行的腐蚀,使晶粒的连接遭到破坏。这种腐蚀的危害性最大,它可以便会金变脆或丧失强度,敲击时失去金属声响,易造成突然事故。品同腐蚀为奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式,这是由于品界区域与晶内成分或应力有差别 ,引起品界区域电极电位显著降低而造成的电极电位助差别所致。
应力腐蚀:金属在腐蚀介质及拉应力(外加应力或内应力)的共同作用下产生破裂现象。断裂方式主要是沿晶的、也有 穿晶的,这是一种危险的低应力脆性断裂、在氯化和碱性氛氧化物或其它水溶性介质中常发生应力腐蚀,在许多设备的事故中占相当大的比例。
点腐蚀:点腐蚀是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式、点腐蚀形成后能迅速地向深处发展,最后穿透金属。点腐蚀危害性很大庸 ,尤其是对各种容器是极为不利的。出现点腐蚀后应及时磨光或涂漆,以避免腐蚀加深。
点腐蚀产生的原因是在介质的作用下,金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的。或者在含有氯离子的介质中,材料表面缺陷疏松及非金属夹杂物等都可引起点腐蚀。
腐蚀疲劳:金属在腐蚀介质及交变应力作用下发生的破坏、其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹。显著降低钢的疲劳强度,导致过早断裂。腐蚀疲劳不同于机械疲劳,它没有一定的疲劳极限 ,随着循环次数的增加,疲劳强度一直是下降的。
除了上述各种腐蚀形式以外,还有由于宏观电池作用而产生的腐蚀。例如,金属构件中铆钉与铆接材料不同、异种金属的焊接、船体与螺旋桨材料不同等因电极电位差别而造成的腐蚀。
从上述腐蚀机理可见,防止腐蚀的着眼点应放在:尽可能减少原电池数量,使钢的表面形成一层稳定的、完整的、与钢的基体结合牢固的钝化膜;在形成原电池的情况下 ,尽可能减少两极间的电极电位差。
3 不锈钢的合金化原理
提高钢耐蚀性的方法很多,如表面镇一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法 ,提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一,其方法如下;
(1)加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般住钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺,Si的大量加入会使钢变脆,因此 ,只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。
Cr 能提高钢的电极电位,但不是呈线性关系、如图5.1所示。实验证呼钢的电极电位随合金元素的增加,存在着一个量变到质变的关系,遵循1/8规律。当Cr含量达到一定值时即1/8原子(l/8、2/8、3/8……)时 ,电极电位将有一个突变。因此,几乎所有的不锈钢中,Cr含量均在12.%5(原子)以上,即11.7%(质量)以上。
(2)加入合金元素使钢的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的纯化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入 Cr,Si.Al等合金元素 ,使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜 ,就可提高钢的耐蚀性。
(3)加入合金元素使钢在常温时能以单相状态存在,减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的Cr或Cr-Ni,使钢在室温下获得单相铁 素体或单相奥氏体。
(4)加入Mo、Cu等元素,提高钢抗非氧化性酸腐蚀的能力。
(5)加入Ti,Nb等元素,消除Cr的晶间偏析,从而减轻了晶问腐蚀倾向。
(6)加入Mn、N等元素,代替部分Ni获得单相奥氏体组织,同时能大大提高铭不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
4 不锈钢的种类和特点
不锈钢有两种分类法:一种是按合金元素的特点,划分为铬不锈钢和铬镍不锈钢;另一种是按在正火状态下钢的组织状态 ,划分为M不锈钢、F不锈钢、A不锈钢和A一F双相不锈钢。
一、马氏体不锈钢
典型的马氏体不锈钢钢号有1Cr13~4Cr13和9Cr18等
1Cr13钢加工工艺性能良好。可不经预热进行深冲、弯曲、卷边及焊接。2Crl3冷变形前不要求预热,但焊接前需预热 ,ICrl3、2Cr13主要用来制作耐蚀结构件如汽轮机叶片等,而3Cr13、4Cr13主要用来制作医疗器械外科手术刀及耐磨零件;9Cll8可做耐蚀轴承及刀具。
二、铁素体不锈钢
铁素作不锈钢的含Cr量一般为13%~30%合碳量低于0.25%。有时还加入其它合金元素。金相组织主要是台铁 素体,加热及冷却过程中没有α<=>γ转变,不能用热处理进行强化。抗氧化性强,加入合金元素比可在有机酸及 含Cl-的介质中有较强的抗蚀。同时,它还具有良好的热加工性及一定的冷加工性。铁体不锈钢主要用来制作要求有较高的耐蚀性而强度要求较低的构件,广泛用于制造生产硝酸、氮肥等设备和化工使用的管道等。
典型的铁案体不锈钢有Crl7型、Cr25型和Cr28型,其成分性能及热处理工艺如表所示。
三,奥氏体不锈钢
奥氏作不锈钢是克服马氏作不锈钢耐蚀性不足和铁素体不锈钢脆性过大而发展起来的。基本成分为Crl8%、Ni8%简称18-8钢。其特点是合碳量低于0.1%,利用Cr、Ni配合获得单相奥氏体组织。
奥氏作不锈钢一般用于制造生产硝酸、硫酸等化工设备构件、冷冻工业低温设备构件及经形变强化后可用作不锈钢弹簧和钟表发条等。
奥氏体不锈钢具有良好的抗均匀腐蚀的性能,但在局部抗腐蚀方面,仍存在下列问题:
1.奥氏体不锈钢的晶间腐蚀
奥氏作不锈钢在450~850℃保温或缓慢冷却时,会出现晶问腐蚀。合碳量越高,晶间蚀倾向性越大。此外,在焊接件的热影响区也会出现 晶间腐蚀。这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。使其周围基体产生贫铬区,从而形成腐蚀原电池而造成的。这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁 素体不锈钢中也是存在的。
工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀:
(1)降低钢中的碳量,使钢中合碳量低于平衡状态下在奥氏体内的饱和溶解度,即从根本上解决了铬的碳化物(Cr23C6)在晶界上 析出的问题。通常钢中合碳量降至0.03%以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。
(2)加入Ti、Nb等能形成稳定碳化物(TiC或NbC)的元素,避免在晶界上析出Cr23C6,即可防上奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。
(3)通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例,使其具有奥氏体+铁索体双相组织,其中铁素体占5%一12%。这种双相组织不易产生晶间腐蚀。
(4)采用适当热处理工艺,可以防止晶间腐蚀,获得最佳的耐蚀性。
2.奥氏体不锈钢的应力腐蚀
应力(主要是拉应力)与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂,简称SCC(Stress Crack Corrosion)。奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。当合Ni量达到8%一10%时,奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大,继续增加 含Ni量至45%~50%应力腐蚀倾向逐渐减小,直至消失。
防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入Si2%~4%并从冶炼上将N含量控制在0.04%以下。此外还应尽量减少P、Sb、Bi、As等杂质的含量 。另外可选用A-F双用钢,它在Cl-和OH-介质中对应力腐蚀不敏感。当初始的微细裂纹遇到铁素体相后不再继续扩展,体素体含量应在6%左右。
3.奥氏作不锈钢的形变强化
单相的奥氏体不锈钢具有良好的冷变形性能,可以冷拔成很细的钢丝,冷轧成很薄的钢带或钢管。经过大量变形后,钢的强度大力提高 ,尤其是在零下温区轧制时效果更为显著。抗拉强度可达 2 000 MPa以上。这是因为除了冷作硬化效果外,还叠加了形变诱发M转变。
奥氏作不锈钢经形变强化后可用来制造不锈弹簧、钟表发条、航空结构中的钢丝绳等。形变后若需焊接,则只能采用点焊工艺、形变使应力腐蚀倾向性增加 。并因部分γ->M转变而产生铁磁性,在使用时(如仪表零件中)应予以考虑。
再结晶温度随形变量而改变,当形变量为60%时,其再结晶温度降为650℃冷变形奥氏体不锈钢再结晶退火温度为850~1050℃,850℃则需保温3h,1050℃时 透烧即可,然后水冷。
4.奥氏作不锈钢的热处理
奥氏体不锈钢常用的热处理工艺有:固溶处理、稳定化处理和去应力处理等。
(1)固溶处理。将钢加热到1050~1150℃后水淬,主要目的是使碳化物溶于奥氏体中,并将此状态保留到室温 ,这样钢的耐蚀性会有很大改善。如上所述,为了防止晶问腐蚀,通常采用固溶化处理,使Cr23C6溶于奥氏体中,然后快速冷却。对于薄壁件可采用空冷 ,一般情况采用水冷。
(2)稳定化处理。一般是在固溶处理后进行,常用于含Ti、Nb的18-8钢,固处理后,将钢加热到850~880℃保温后空冷 ,此时Cr的碳化物完全溶解,脱而钛的碳化物不完全溶解,且在冷却过程中充分析出,使碳不可能再形成格的碳化物,因而有效地消除了晶间腐蚀。
(3)去应力处理。去应力处理是消除钢在冷加工或焊接后的残余应力的热处理工艺一般加热到300~350℃回火。对于不 含稳定化元素Ti、Nb的钢,加热温度不超过450t,以免析出铬的碳化物而引起晶间腐蚀。对于超低碳和合Ti、Nb不锈钢的冷加工件和焊接件,需在500~950℃,加热 ,然后缓冷,消除应力(消除焊接应力取上限温度),可以减轻晶间腐蚀倾向并提高钢的应力腐蚀抗力。
四、奥氏体-铁素体双相不锈钢
在奥氏作不锈钢的基础上,适当增加Cr含量并减少Ni含量,并与回溶化处理相配合,可获得具有奥氏体和铁素体的双相组织( 含40~60%δ-铁素体)的不锈钢,典型钢号有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。双相不锈钢与里氏体不锈钢相比有较好的焊接性,焊 后不需热处理,而且其晶间腐蚀、应力腐蚀倾向性也较小。但由于含Cr量高,易形成σ相,使用时应加以注意。
氯离子的腐蚀
处于钝态的金属仍有一定的反应能力,即钝化膜的溶解和修复(再钝化)处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离子(常见的如氯离子)时,平衡便受到破坏,溶解占优势。其原因是氯离子能优先地有选择地吸附在钝化膜上,把氧原子排挤掉,然后和钝化膜中的阳离子结合成可溶性氯化物,结果在新露出的基底金属的特定点上生成小蚀坑(孔径多在20~30μm),这些小蚀坑称为孔蚀核,亦可理解为蚀孔生成的活性中心。氯离子的存在对金属的钝态起到直接的破坏作用。

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