当前课程知识点：工程材料 > 第3章金属材料 > 3.2合金钢 > 合金钢（7）
同学们好 下面我们学习
第三章第二节的
第四大部分
特殊性能钢
一 不锈钢
不锈钢是指在大气
和一般介质中
具有很高耐腐蚀性能的钢种
我们先学习金属的腐蚀
金属的腐蚀有两种
一 化学腐蚀
金属材料同介质发生化学腐蚀
而破坏
如钢的高温氧化 脱碳
钢在燃气中的腐蚀等等
二 电化学腐蚀
金属材料在电解介质溶液中
发生原电池作用
而破坏的过程
腐蚀过程中有电流产生
如金属在大气条件下的锈蚀
在电解液中的腐蚀等等
电化学腐蚀是主要的
金属腐蚀形式
二 提高金属耐蚀性能的途径
一 减少原电池形成的可能性
使金属材料具有均匀的单相组织
第二 提高金属材料的电极电位
第三 减少或阻断腐蚀电流
使金属钝化 即在表面形成
致密的稳定的保护膜
将介质和金属材料隔开
三 用途及性能要求
一 用途 不锈钢在石油 化工
原子能 宇航 海洋开发
国防工业和一些尖端科学技术中
以及日常生活中得到广泛的应用
例如化工装置中的各种管道
阀门和泵
热裂设备零件
又如医疗手术器械
还有防锈的刃具和量具
二 性能要求
不锈钢最主要的性能要求
是高的耐蚀性
制作工具用的不锈钢
还要求有高的硬度
高的耐磨性
制作重要结构零件时
还要求有高的强度
某些不锈钢则要求好的加工性能
四 成分特点
一 碳含量
耐蚀性要求越高
碳含量应越低
所以大多数不锈钢的
碳的质量分数为0.1%至0.2%
对于碳质量分数高
例如达到0.85%至0.95%时
不锈钢应该提高其铬的含量
二 铬元素 是最主要的合金元素
它的作用是提高基体的电极电位
铬在氧化性介质中
如水蒸气 大气 海水 氧化性酸
等等 极易钝化
形成致密的氧化膜
使钢的耐蚀性大大的提高
高铬可以获得单相铁素体组织
我们看这张图
这张图是铁铬合金中
随着铬含量的增加
钢材的电极电位的变化
从图中可以看出
当铬的含量大于12%时
电极电位会急剧增加
大约达到13%时趋于稳定
三 镍 加入镍可以获得
单相的奥氏体组织
可以显著的提高耐蚀性能
也可以形成奥氏体+铁素体组织
热处理后提高钢的强度
四 钛 铌 它们是强碳化物
形成元素
优先同碳形成稳定的碳化物
从而使铬保持在基体中
尤其是避免晶界贫铬
减轻钢的晶界腐蚀倾向
五 钼 铜 铬在盐酸 稀硫酸
和碱溶液中钝化能力差
钼 铜等元素可以提高
在非氧化性酸中的耐蚀性
六 锰 氮 可部分替代镍
以获得奥氏体组织
并能提高铬不锈钢
在有机酸中的耐蚀性
五 常用不锈钢
按正火状态的组织分为
马氏体不锈钢
铁素体不锈钢
奥氏体不锈钢 双相不锈钢
我们先学习第一类
马氏体不锈钢
它的铬的质量分数大于12%
在氧化性介质中能够耐蚀
但在非氧化性介质中
不能达到良好的钝化
耐蚀性不高
典型的钢中有12Cr13 20Cr13钢
它的耐蚀性较好
有较好的力学性能
一般采用调质处理
用于制作叶片 水压机阀
结构架 螺栓 螺帽等
我们看这个图是用不锈钢做的
船用螺旋桨
此外还有含碳量稍高的
30Cr13 40Cr13钢
它的强度和耐磨性得到提高
但耐蚀性有所下降
一般采用淬火加低温回火处理
用于制作具有较高硬度
和耐磨性的医疗工具 量具
滚珠轴承等
第二类铁素体型不锈钢
典型钢种有10Cr17Mo
06Cr13Al
铬质量分数为17%至30%
碳的质量分数较低
一般低于0.15%
为单相的铁素体组织
它的耐蚀性比铬13型钢更好
退火或正火状态下使用
但是它的强度较低 塑性较好
可以采用形变强化
来提高它的强度
通常用作耐蚀性要求很高的
而强度要求不高的构件
例如化工设备 容器和管道
三 奥氏体型不锈钢
典型钢种有06Cr18Ni11Ti
12Cr18Ni9
碳含量很低 耐蚀性很好
钢中加入钛或铌
可以防止晶间腐蚀
它的特征是强度 硬度低
无磁性 塑性 韧性 耐蚀性
均较Cr13型不锈钢更好
它可以通过形变强化
来提高强度
形变强化能力
比铁素体型不锈钢要好
可以采用固溶处理来进一步
提高其耐蚀性
奥氏体不锈钢
它的常用热处理工艺为
第一 固溶处理
将钢加热至1050度至1150度
使碳化物充分溶解
然后水冷 获得单相的奥氏体组织
以提高其耐蚀性
对于含钛和铌的不锈钢
还可以采用稳定化热处理
在固溶处理后再加热至850度
至880度
铬的碳化物完全溶解
而钛 铌的碳化物不溶解
缓慢冷却让碳化钛 碳化铌
充分析出
而碳不再和铬形成碳化物
能够有效的消除晶界贫铬
以避免晶界腐蚀的产生
此外 还要采用消除应力退火
将钢加热至300至350度
消除冷加工应力
将钢加热至850度以上
以消除焊接残余应力
奥氏体型不锈钢
可以用于制作化工设备零件
输送管道 抗磁仪表
医疗器械等
第四类 奥氏体和铁素体
双相不锈钢
典型钢种有022Cr22Ni5Mo3N
022Cr25Ni6Mo2N
是在奥氏体型不锈钢的基础上
提高铬的含量 或加入其它
铁素体形成元素
它的特征是晶间腐蚀和应力腐蚀
破坏倾向较小
强度 韧性和焊接性能较好
而节约镍 得到广泛的应用
主要用于制造化工 化肥设备
以及管道 海水冷却的热交换器
等设备
-0.1中华民族对材料发展的重大贡献
-0.2材料的结合键
-0.3工程材料的分类
-习题--作业
-1.1金属材料的结构与组织
-第1章材料的结构与性能特点--1.1金属材料的结构与组织
-1.2金属材料的性能特点
-第1章材料的结构与性能特点--1.2金属材料的性能特点
-2.1纯金属的结晶
-2.1纯金属的结晶--作业
-2.2合金的结晶1
-2.2合金的结晶1--作业
-2.2合金的结晶2
-2.2合金的结晶2--作业
-2.3金属的塑性加工
-2.3金属的塑性加工--作业
-2.4钢的热处理
--钢的热处理（1）
--钢的热处理（2）
--钢的热处理（3）
--钢的热处理（4）
--钢的热处理（5）
--钢的热处理（6）
--钢的热处理（7）
-第2章金属材料组织和性能的控制--2.4钢的热处理
-2.5钢的合金化
--钢的合金化（1）
--钢的合金化（2）
--钢的合金化（3）
--钢的合金化（4）
-2.5钢的合金化--作业
-2.6表面技术
--表面技术（1）
--表面技术（2）
--表面技术（3）
--表面技术（4）
-2.6表面技术--作业
-3.1碳钢
--碳钢
-3.1碳钢--作业
-3.2合金钢
--合金钢（1）
--合金钢（2）
--合金钢（3）
--合金钢（4）
--合金钢（5）
--合金钢（6）
--合金钢（7）
-第3章金属材料--3.2合金钢
-3.3铸钢与铸铁
--铸钢与铸铁（1）
--铸钢与铸铁（2）
--铸钢与铸铁（3）
-第3章金属材料--3.3铸钢与铸铁
-3.4有色金属及其合金
-第3章金属材料--3.4有色金属及其合金
-4.1工程塑料
--工程塑料（1）
--工程塑料（2）
-4.2合成纤维
--合成纤维
-4.3合成橡胶
--合成橡胶
-习题--作业
-5.1普通陶瓷
--普通陶瓷（1）
--普通陶瓷（2）
-5.2特种陶瓷
--特种陶瓷
-习题--作业
-6.1复合材料的复合原则
-6.2复合材料的性能特点
-6.3非金属基复合材料
--非金属基复合材料
-6.4金属基复合材料
--金属基复合材料
-第6章复合材料--习题
-7.1电功能与磁功能材料
-7.2热功能与光功能材料
-7.3纳米材料
--纳米材料
-第7章功能材料及新材料--习题
-8.1机械零件的失效
-8.2机械零件失效分析
--机械零件失效分析
-8.3机械零件选材原则
--机械零件选材原则
-第8章零件失效分析与选材原则--习题
-9.1齿轮选材
--齿轮选材
-9.2轴类零件选材
--轴类零件选材
-9.3弹簧选材
--弹簧选材
-9.4刃具选材
--刃具选材
-第9章典型工件的选材及工艺路线设计--习题
-10.1汽车用材
--汽车用材
-10.2热能设备用材
--热能设备用材
-10.3航空航天器用材
-第10章工程材料的应用--习题
-全课总结
--全课总结
-期末考试--试卷
