不銹鋼材料綜述課件

1、匯報人： 學(xué)號 ：LOGO 高性能材料不銹鋼材料目錄產(chǎn)生背景應(yīng)用需求材料性能加工特性41235研究現(xiàn)狀加工特性不銹鋼 加入較多鉻（Cr）、鎳（Ni）、鉬（Mo）、鈦（Ti）等元素，使其具有耐腐蝕性能并在較高溫度（450 ）下具有較高強度的合金稱不銹鋼。 通常Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%12%間或Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于8%。不銹鋼廣泛地應(yīng)用于航空、航天、化工、石油、建筑、食品工業(yè)及醫(yī)療器械中。產(chǎn)生背景 不銹鋼的發(fā)明人是19世紀(jì)英國冶金專家享利布雷爾利。 畢業(yè)于英國謝菲爾德大學(xué)的著名冶金科學(xué)家亨利布雷爾利（Harry Brearley）于20世紀(jì)初期發(fā)明了不銹鋼。不銹鋼的發(fā)明和使用，要追溯到第一次世界大戰(zhàn)時

2、期。英國科學(xué)家布享利布雷爾利受英國政府軍部兵工廠委托，研究武器的改進(jìn)工作。那時，士兵用的步槍槍膛極易磨損，布雷爾利想發(fā)明一種不易磨損的合金鋼。布雷爾利發(fā)明的不銹鋼于1916年取得英國專利權(quán)并開始大量生產(chǎn)，至此，從垃圾堆中偶然發(fā)現(xiàn)的不銹鋼便風(fēng)靡全球，亨利布雷爾利也被譽為“不銹鋼之父”。 不銹鋼的發(fā)展全球不銹鋼材料發(fā)展歷經(jīng)百年歲月，主要經(jīng)歷了以下幾個階段： （1）在1912年左右，英、美、德等國幾乎同時研制成功馬氏體、鐵素體和奧氏體不銹鋼。歷經(jīng)40多年的發(fā)展，1950年代初，全球不銹鋼產(chǎn)量約100萬噸。 （2）1950年代初，美國不銹鋼產(chǎn)業(yè)率先實現(xiàn)民用化，不銹鋼產(chǎn)量逐步實現(xiàn)加速度式的發(fā)展，經(jīng)過大約

3、40年發(fā)展，到1990年，全球不銹鋼產(chǎn)量突破1000萬噸。 （3）1990年代以來，不銹鋼材料、316不銹鋼帶發(fā)展突破歐美日本等傳統(tǒng)市場，開始向更廣闊的新興市場發(fā)展，歷經(jīng)10多年的發(fā)展，到2002年，全球不銹鋼產(chǎn)量突破2000萬噸。 （4）進(jìn)入21世紀(jì)以來，全球不銹鋼材料、316不銹鋼棒進(jìn)一步加速發(fā)展，僅僅過去8年，截止2010年，全球不銹鋼產(chǎn)量已經(jīng)突破3000萬噸。1990年以來，全球不銹鋼產(chǎn)量年均增長率達(dá)到6%。不銹鋼的發(fā)展應(yīng)用需求應(yīng)用需求應(yīng)用需求3、建筑及裝飾領(lǐng)域 主要用于廚衛(wèi)設(shè)施、樓梯、護(hù)欄、貨架扶手、室內(nèi)裝飾件等材料分類及性能不銹鋼的分類及性能（1）奧氏體不銹鋼：基本組織為奧氏體，C

4、r的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%25%，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%20%或更高。 良好的耐蝕性、良好的塑韌性、易成形性和良好的可焊性。（2）馬氏體不銹鋼：基本組織為馬氏體，Ni的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%17%。 良好的力學(xué)性能和中等程度的耐蝕性以及在低于650C的良好耐熱性。（3）鐵素體不銹鋼：基本組織為鐵素體， Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12%30%。 熱導(dǎo)率高，線膨脹系數(shù)較小（4）奧氏體+鐵素體不銹鋼： 與奧氏體鋼相比，其強度水平高、耐應(yīng)力腐蝕、而腐蝕疲勞性能顯著提高。（5）沉淀硬化不銹鋼： 此類鋼具有高強度，足夠的韌性和適宜的耐蝕性，主要應(yīng)用于宇航工業(yè)和一些高技術(shù)產(chǎn)業(yè)。不銹鋼編號200 系列鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼 300

5、 系列鉻-鎳 奧氏體不銹鋼 301焊接性好?？鼓バ院推趶姸葍?yōu)于304不銹鋼。 302耐腐蝕性同304，由于含碳相對要高因而強度更好。 303通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。 304即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。 309較之304有更好的耐溫性。 316繼304之后，第二個得到最廣泛應(yīng)用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力。 321除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風(fēng)險之外其他性能類似304。 400 系列鐵素體和馬氏體不銹鋼 500 系列耐熱鉻合金鋼。 600 系列馬氏體

6、沉淀硬化不銹鋼。 材料性能材料性能不銹鋼的切削加工特點切削加工性差切削變形大加工硬化嚴(yán)重切削力大切削溫度高刀具易產(chǎn)生粘結(jié)磨損不銹鋼的加工特點車削加工為了減小塑性變形、加工硬化，在保證切削刃強度的前提下，應(yīng)盡量采用較大的前角。車刀的幾何參數(shù)：前角=15度30度，后角=10度12度，主偏角= 45度75度，副偏角=8度15度，刃傾角=一3度一8度。切削速度只有車削普通碳鋼切削速度的40 60 ，太高了會使刀具磨損加快，一般硬質(zhì)合金車刀的切削速度為4090mmin，高速鋼車刀的切削速度為1025mmin。在一般的情況下，粗車時可用乳化液，精車時用機(jī)械油、錠子油等潤滑性能好的切削液，供給要充分，且不可

7、中途停頓。不銹鋼的加工特點磨削加工磨料一般采用白剛玉；內(nèi)圓磨削時，宜采用微晶剛玉或單晶剛玉，也可選用硬度和耐磨性高、產(chǎn)生熱量少的CBN磨料陶瓷結(jié)合劑砂輪速度3035ms；樹脂結(jié)合劑砂輪速度3055ms當(dāng)發(fā)現(xiàn)工件表面有燒傷時，應(yīng)適當(dāng)降低磨削速度，并使砂輪保持鋒利粗磨不銹鋼和磨耐濃硝酸不銹鋼等韌性大、強度高的材料時，砂輪應(yīng)修整更粗一些，以減少砂輪和工件的接觸面積。修整筆應(yīng)前低后高傾斜13度左右，尖部低于砂輪工作面兩側(cè)轉(zhuǎn)角處不得有毛刺存在。磨削過程中，必須充分冷卻。通常采用冷卻性能好的乳化液，供給量必須充足。不銹鋼的加工特點鉆孔常采用高速鋼麻花鉆或硬質(zhì)合金鉆頭。鉆孔、擴(kuò)孔時，扭矩和軸向力大，切屑易粘

8、結(jié)、切屑折斷和排除困難，加工硬化嚴(yán)重，鉆頭易磨損。鉆頭剛性差時，易產(chǎn)生振動。因此，鉆孔時要求在鉆頭切削刃上磨出分屑槽，加大鉆頭頂角，減小鉆尖橫刃長度，以減小軸向力，并把鉆頭磨成雙頂角， 以增大切削刃長度，改善散熱條件。鉆孔時典型鉆頭形狀如圖1所示， 圖中L=025d，L =L3，R：015d，h=003d，b=003d。擴(kuò)孔時典型鉆頭形狀如圖2所示。不銹鋼的加工特點攻螺紋螺紋絲錐一般采用常用的直槽或螺旋槽絲錐，也可采用無槽絲錐。螺紋底孔直徑：當(dāng)螺紋的螺距P1mm時，底孔直徑=D一11P。無槽絲錐攻螺紋時的底：fLL徑=D一055P，單位均為mm。機(jī)動攻螺紋時的切削速度為26mmin。攻不銹鋼螺

9、紋時，選用切削液十分重要。通常采用硫化油再添加CCIA 10 20 ，或白鉛油和機(jī)械油及煤油稀釋氯化石蠟等，切削液供給要充分。研究現(xiàn)狀蘇慶田、沈祖炎等對不銹鋼強度設(shè)計值的取值進(jìn)行了相關(guān)探究，對個不同牌號（、）的不銹鋼屈服強度的試驗數(shù)據(jù)采用數(shù)理統(tǒng)計的方法進(jìn)行分析，得到屈服強度的概率分布，并滿足正態(tài)分布規(guī)律。根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，得到屈服強度的標(biāo)準(zhǔn)值。再結(jié)合可靠度理論得到了個牌號不銹鋼的抗力分項系數(shù)，進(jìn)而得到它們的強度設(shè)計值。祁海珅、王永正等針對普通奧氏體不銹鋼屈服強度較低的特點，通過改變材料成分，選取合適的熱處理過程，得到了屈服強度為的高強不銹鋼材，同時獲得了穩(wěn)定的綜合力學(xué)性能

10、。而且這種鋼材在實際工程中取得了較為成功的應(yīng)用。王恭欽對在不銹鋼客車車體中采用的和奧氏體不銹鋼的材料性能進(jìn)行了研究。研究內(nèi)容涉及材料力學(xué)性能、微觀組織結(jié)構(gòu)及應(yīng)變硬化機(jī)理、疲勞性能和破壞斷口分析。研究采用法國、日本和國產(chǎn)太鋼種不銹鋼材料進(jìn)行試驗對比，以優(yōu)化國產(chǎn)不銹鋼的性能，為不銹鋼的生產(chǎn)和工藝處理提供參考。 研究現(xiàn)狀 為了進(jìn)一步提高鍋爐用不銹鋼管的高溫蠕變強度，耐高溫腐蝕特性和耐蒸汽氧化性，日本對現(xiàn)有SA213-TP304H及TP310H兩種奧氏體鋼進(jìn)行了改進(jìn)，開發(fā)出綜合性能良好的超臨界，超超臨界鍋爐用不銹鋼管的新材料即超級304H不銹鋼及配套焊條。 對于工業(yè)上常用的不銹鋼種，如304、316型。國外考慮焊接工藝的需要，開發(fā)出了各種專用焊條如AVESTA公司焊管專用308L/MVRPW焊條，立向下焊的308L/MVRVDX焊條及供食品醫(yī)療器械等使用的飛濺特別小的日本油脂的EX系列焊條。 隨不銹鋼冶金工業(yè)的發(fā)展，國外還開發(fā)了具有各種性能的不銹鋼焊條，以滿足各方面工業(yè)手需要。如日本油脂(TASETO)對于常用的308型焊條除了通用的308、308L焊條外，還開發(fā)了提高高溫性能