工程材料學 第6章

第6章合金鋼1工業(yè)用鋼按化學成分分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼是指含碳量低于2.11%的鐵碳合金。合金鋼是指為了提高鋼的性能，在碳鋼基礎上有意加入一定量合金元素所獲得的鐵基合金。低合金鋼合金元素總量5%中合金鋼合金元素總量5~10%高合金鋼合金元素總量10%合金鋼§6-1概述2§6-2-1合金元素在鋼中的分布 及其對Fe-Fe3C相圖的影響(1)形成固溶體①對奧氏體相區(qū)的影響Mn、Co、Ni、Cu、C、N等元素擴大奧氏體相區(qū)。Ti、V、Cr、Mo、W、

Si、Al等元素縮小奧氏體相區(qū)?！?-2鋼中合金元素的作用3錳對奧氏體相區(qū)的影響4鉻對奧氏體相區(qū)的影響5(A)擴大γ區(qū)并與γ-Fe無限互溶的Fe-Me相圖（Me=Mn、Ni、Co)室溫下形成單相A(B)部分擴大γ區(qū)并與γ-Fe有限互溶的Fe-Me相圖（Me=C、N、Cu)6(D)縮小并封閉γ區(qū)，與α-Fe有限互溶的Fe-Me相圖與α-Fe有限互溶(C)縮小并封閉γ區(qū)，與α-Fe無限互溶的Fe-Me相圖與α-Fe無限互溶7②對E點和S點位置的影響所有合金元素均使E點和S點左移，即這兩點的含碳量下降，使碳含量比較低的鋼出現(xiàn)過共析組織（如4Cr13）或共晶組織（如W18Cr4V）。擴大奧氏體區(qū)元素使A1

、A3線下移；縮小奧氏體元素使A1

、A3線上移。錳鉻8(2)形成碳化物①非碳化物形成元素：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B②碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti

強③強碳化物形成元素V、Nb、Zr、Ti9§6-2-2對鋼中相變過程的影響(1)對奧氏體化的影響①對奧氏體形成速度的影響： 除Ni、Co外，都減緩奧氏體化過程。②對奧氏體晶粒長大傾向的影響：碳、氮化物形成元素阻礙奧氏體晶粒長大

(Ti、V、Nb、Al→TiC、VC、NbC、AlN→阻礙A長大→細化晶粒。)Mn、P、C、N促進長大。10(2)對過冷奧氏體轉(zhuǎn)變的影響①對C曲線和淬透性的影響：除Co外，凡溶入奧氏體的合金元素均使C曲線右移，淬透性提高。常用提高淬透性的元素Mn、Mo、Si、Cr、Ni、B。②對Ms、Mf點的影響除Co、Al外，所有元素使Ms、Mf點下降，鋼中A’增多。

11(3)對回火轉(zhuǎn)變的影響①提高耐回火性(提高回火穩(wěn)定性)：淬火鋼在回火過程中抵抗硬度下降的能力稱耐回火性。②產(chǎn)生二次硬化含高W、Mo、Cr、V鋼淬火后回火時,硬度不僅不下降,反而升高的現(xiàn)象稱二次硬化。（析出細小、彌散的化合物，如Mo2C、W2C、VC）③防止第二類回火脆性（500～650℃范圍內(nèi)）

a.

增大第二類回火脆性：Mn、Cr、Ni

b.

消除第二類回火脆性：Mo(0.5%)、W(1%)12(1)固溶強化(溶于鐵素體)Si、Mn對強度、硬度提高顯著。Cr、Ni在適當范圍內(nèi)提高韌性。合金元素對鐵素體沖擊韌性影響§6-2-3對鋼力學性能的影響溶質(zhì)原子→晶格畸度→與位錯相互作用→阻礙位錯運動→強化。13(2)第二相強化(形成碳化物)

合金元素與碳的親和力從大到小的順序為：碳化物的穩(wěn)定性、熔點、硬度、耐磨性提高Ti、Zr、Nb、VW、Mo、CrMn、Fe強碳化物形成元素中碳化物形成元素弱碳化物形成元素第二相粒子→阻礙位錯運動→強化。

14(3)細晶強化Nb，V，Al，Ti晶界→阻礙位錯運動→強化

15（1）熱處理（淬火＋回火）

a.淬火：A→M固溶強化：過飽和溶質(zhì)原子細晶強化：極細小、不同取向的馬氏體束

b.回火第二相強化：析出細小碳化物粒子（2）合金化固溶強化提高淬透性提高回火穩(wěn)定性

——相同強度時，合金鋼韌性更高

——相同溫度回火時，合金鋼強度硬度更高二次硬化鋼的強化16工程構件用鋼建筑、橋梁、船舶、車輛滲碳鋼調(diào)質(zhì)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼耐磨鋼機器制造用鋼結構鋼刃具鋼模具鋼量具鋼工具鋼不銹鋼耐熱鋼特殊性能鋼§6-2-4合金鋼的分類與編號17合金鋼編號：

碳含量+合金元素1+1元素的百分含量數(shù)字+合金元素2+2元素的百分含量數(shù)字+……⑴碳含量標注①合金結構鋼

含碳量以萬分之一為單位標出(兩位數(shù)字)如40Cr、60Si2Mn②合金工具鋼含碳量<1.0%含碳量以千分之一為單位標出(一位數(shù)字)

含碳量≥1.0%

含碳量不予標出如9SiCr、Cr12MoV18說明：①滾動軸承鋼不標含碳量，如GCr15(1.0%C)②高速鋼不標含碳量，如W18Cr4V(含0.75%C)③特殊性能鋼

含碳量以千分之一為單位標出

wC=0.08~0.1%，標1

wC=0.03~0.08%，標0

wC<0.03%，標00如1Cr18Ni919

⑵合金元素含量標注wMe%<1.5≥1.5≥2.5≥3.5≥4.5……標記-2345……(3)附加標注高級優(yōu)質(zhì)鋼：編號后+“A”（高）特殊用途鋼：編號前+“特殊用途符號”G—滾動軸承鋼；C—磁鋼；Y—易切削鋼20說明：①合金工具鋼含鉻量小于1%時，含鉻量以千分之一為單位標出，并在含鉻量前加數(shù)字“0”，如Cr06。②滾動軸承鋼含鉻量也以千分之一為單位標出，并在牌號頭部加字母“G”，如GCr15③鋼中V，Ti，Al，B，Re等合金元素雖然含量很低，但作用重要，仍應在鋼號中標出。如20CrMnTi中的Ti是微量。21§6-3-1低合金高強度結構鋼(1)性能要求:①高強度:σs＞300MN/m2（300-650MN/m2）②高韌性：低溫韌性（低溫工作）斷裂韌性（焊接結構）③良好焊接性能和冷成形性能

④較高耐腐蝕性（大氣、海洋等環(huán)境）(2)成分特點與合金化原則：①低C:＜0.2%②主加元素：以Mn、Si為主，Mn和Si固溶強化③輔加元素：V,Nb,Ti等元素細化組織,沉淀強化

Cu抗腐蝕;少量的稀土元素可改善韌性和工藝性能。§6-3合金結構鋼22壓力容器南京長江大橋(3)熱處理：熱軋空冷后使用(4)使用狀態(tài)下組織：F+P細(5)典型鋼號及其應用： 按σs分6級（300、350、400、450、500、600MN/m2）:①低強度級別:16Mn一般工程結構;②中等強度級別:15MnVN大型橋梁,鍋爐,船舶,焊接結構;③高強度級別（>500MN/m2）:18MnMoNb高壓鍋爐,高壓容器。23§6-3-2滲碳鋼滲碳鋼是用于制造滲碳零件的鋼種。

(1)性能要求：①表硬里韌②良好淬透性和滲碳能力。(2)成分特點：低碳(0.1~0.25%C),加Cr、Mn、Ni、B等元素

①

Cr、Mn、Ni、B：提高淬透性②

Cr、Mn、Ni：強化鐵素體③

W、Mo、Ti、V：細化晶粒滲碳件滲碳回火爐24(3)熱處理特點:滲碳件的加工工藝路線為：下料→鍛造→正火→機加工→滲碳→淬火（直接淬火、一次淬火，二次淬火）+低溫回火→磨削

正火目的為調(diào)整硬度，便于切削加工。(4)使用狀態(tài)下組織:心部： 低碳M回+F表層： 高碳M回 +顆粒狀合金碳化物 +A’(少量)滲碳淬火后的表層組織M回+F25①直接淬火：

滲碳后，出爐預冷到略高于Ac3后淬火，再低溫回火。A晶粒大，M粗，A’多，耐磨性低，變形大。只適用于耐磨性要求低和承載低的零件。②一次淬火：滲碳出爐緩冷后，再加熱到淬火溫度后淬火+低溫回火。心部要求高時——AC3以上30-50℃（表層組織：M回＋A’，心部組織(淬透)：低碳M回）表面要求高時——AC1以上30-50℃（表層組織：M回＋顆粒狀Fe3C＋A’，心部組織(淬透)：低碳M回＋F）③二次淬火：第一次，改變心部組織及消除表層網(wǎng)狀滲碳體，AC3以上30-50℃；第二次，細化表面組織AC1以上30-50℃得細片M粒狀碳化物【聯(lián)系§5-10-1鋼的滲碳】滲碳后的熱處理：淬火+低溫回火（160-180℃）。

26(5)常用鋼號及用途:低淬透性滲碳鋼：20、20Cr。用于受力小的耐磨件，如柴油機的活塞銷、凸輪軸等。中淬透性鋼：20CrMnTi。用于中等載荷的耐磨件，如變速箱齒輪。高淬透性鋼：18Cr2Ni4WA。用于大載荷的耐磨件，如柴油機曲軸。柴油機凸輪軸柴油機曲軸活塞銷(20Cr)27§6-3-3調(diào)質(zhì)鋼調(diào)質(zhì)后使用的鋼種。

(1)用途：齒輪、軸、連桿、高強螺栓(2)性能特點：高水平綜合機械性能,能滿足多種和較復雜的工作條件

(3)成分特點與合金化原則：

①中C：0.3%～0.50%，以0.4%左右為主②加入提高淬透性元素Ni,Si,Cr,Mn,B

③加入Mo,W消除回火脆性④細化晶粒：Ti、V28(4)熱處理及組織特點:調(diào)質(zhì)件一般的工藝路線為：下料→鍛造→退火→粗加工→調(diào)質(zhì)→精加工→裝配。預備熱處理采用退火（或正火），其目的是調(diào)整硬度、便于切削加工；改善鍛造組織、消除缺陷、細化晶粒，為淬火做組織準備。最終熱處理為淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)）。為防止第二類回火脆性，回火后采用快冷（水冷或油冷），最終熱處理后的組織為回火索氏體。當調(diào)質(zhì)件有高耐磨性和高耐疲勞性能要求時，可在調(diào)質(zhì)后進行表面淬火或氮化處理，這樣在得到表面高耐磨性硬化層的同時，心部仍保持綜合力學性能高的回火索氏體組織。29圓錐齒輪柴油機凸輪軸(5)常用鋼號及用途①低淬透性調(diào)質(zhì)鋼

（油淬臨界直徑30~40mm）

40Cr,40MnB一般尺寸重要零件,如齒輪,主軸②中淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑40~60mm）

35CrMo截面尺寸較大零件,如曲軸,連桿.③高淬透性調(diào)質(zhì)鋼（油淬臨界直徑60~100mm）40CrNiMo大截面重載重要零件,如汽輪機主軸、葉輪、航空發(fā)動機軸30§6-3-4彈簧鋼制造彈簧或類似性能零件的鋼種。(1)性能要求:彈簧是儲存能量或緩和沖擊的零件。①高彈性極限e，高屈強比s/b，保證承受大的彈性變形和較高的載荷；②高疲勞強度，承受交變載荷的作用；③足夠的塑性和韌性。(2)成分特點：中高碳：碳素彈簧鋼為0.6~0.9%C；合金彈簧鋼為0.45~0.7%C合金元素作用：①提高淬透性、強化鐵素體：Mn、Si、Cr②

提高s/b：Si③

細化晶粒,提高回火抗力：V31(3)熱處理及組織特點:①冷成型彈簧：冷拔→冷成型→定型處理用于<φ10mm彈簧。②熱成型彈簧：熱成型法彎曲成型→淬火+中溫回火→噴丸用于大截面彈簧（>φ10mm）使用狀態(tài)下的組織：T回。熱卷大彈簧彈簧絲32a.

鉛浴等溫淬火冷拉彈簧鋼絲（鉛淬冷拔鋼絲）鋼絲加熱到Ac3(Accm)+100～200℃，完全奧氏體化，再在鉛?。?80～540℃）中進行等溫淬火，得到塑性高的索氏體組織，經(jīng)冷拔后繞卷成形，再進行消除應力的低溫退火（200～300℃）。b.油淬回火彈簧鋼絲冷拔鋼絲退火后，冷繞成彈簧，再進行淬火+中溫回火處理，得到回火屈氏體組織。c.硬拉彈簧鋼絲（退火鋼絲）冷拔至要求尺寸后，利用淬火+回火來進行強化，再冷繞成彈簧，并進行去應力退火，之后不再熱處理。③小尺寸的彈簧分為：33板簧噴丸處理示意圖(4)彈簧的表面質(zhì)量彈簧的表面質(zhì)量對其壽命影響很大。提高表面質(zhì)量的方法：①防止表面脫碳；②避免表面缺陷；③進行噴丸處理，使表面產(chǎn)生壓應力。34汽車板簧大型熱卷彈簧(5)常用鋼號及用途①以Si，Mn合金化：65Mn,60Si2Mn用于汽車、拖拉機、機車的板簧和螺旋彈簧。②以Cr，V，W合金化：耐熱的彈簧用50CrVA350℃～400℃以下重載、較大型彈簧，如閥門彈簧、高速柴油機氣門彈簧。35§6-3-5滾動軸承鋼用于制造滾動軸承的滾動體和軸承套的專用鋼種。

(1)性能要求:軸承工作時，滾動體和軸承套之間為點或線接觸，接觸應力高達3000~3500MPa，且承受周期性交變載荷引起的接觸疲勞，同時還承受摩擦。要求具有：①高而均勻的硬度和耐磨性；②高的接觸疲勞強度和彈性極限；③足夠的韌性、淬透性和耐蝕性。(2)成分特點：高碳(0.95~1.10%C)，以保證高的硬度和耐磨性；主加Cr。①

Cr、Mn、Si：提高淬透性;②Cr還提高耐磨性和耐蝕性。36(3)熱處理和組織特點滾動軸承鋼是過共析鋼。①正火：消除網(wǎng)狀Fe3C；②球化退火：便于切削,使?jié)B碳體細小均勻,為淬火作準備；③淬火：細針M+細碳化物+A’④冷處理(－60～－80℃)：(精密零件)保證尺寸穩(wěn)定性；⑤低溫回火：

M回；⑥時效：120℃～140℃，10～20h；去應力，穩(wěn)定尺寸。使用態(tài)組織

M回＋細碳化物＋少量A’37滾針軸承滾柱軸承滾珠軸承大型軸承(4)常用鋼號及用途①Cr軸承鋼：GCr15——中小型軸承；冷沖模，量具，絲錐。②添加Mn，Si，Mo，V的軸承鋼：

GCr15SiMo，GSiMnMoV——制造大型軸承.38按用途分為刃具鋼、模具鋼和量具鋼。模具量具刃具§6-4工具鋼39§6-4-1刃具鋼主要用于制造各種金屬切削刀具， 如車刀、銑刀、刨刀及鉆頭等。40(1)性能要求①高硬度：刃具硬度必須大于被切材料硬度，一般要求HRC>60。②高耐磨性：耐磨性不僅取決于硬度，同時還與鋼中硬質(zhì)相的性質(zhì)、數(shù)量、大小和分布有關。③高熱硬性（或紅硬性）：熱硬性是指鋼在高溫下保持高硬度的能力。要求高的熱硬性是為了防止刀具在高速切削時因摩擦升溫而軟化。④足夠的韌性：避免刃具在受沖擊震動時發(fā)生崩刃或脆斷。41(2)常用刃具鋼①碳素工具鋼

碳素工具鋼為高碳鋼，其含碳量為0.65~1.30%，隨含碳量提高，鋼中碳化物量增加，鋼的耐磨性提高，但韌性下降。碳素工具鋼牌號為T+數(shù)字（鋼平均含碳量的千分之幾）。高級優(yōu)質(zhì)鋼在鋼號后加字母A，如T12A、T10A、T8A。【聯(lián)系§3-5-3碳鋼的牌號、性能及用途】42碳素工具鋼的預備熱處理一般為球化退火,其目的是降低硬度，便于切削加工，并為淬火作組織準備。最終熱處理為淬火加低溫回火。使用狀態(tài)下的組織為回火馬氏體＋顆粒狀碳化物＋少量殘余奧氏體，硬度可達60～65HRC。碳素工具鋼的優(yōu)點：成體低、耐磨性和加工性較好，在手用工具和機用低速工具上廣泛應用。缺點：熱硬性差（切削溫度低于200℃），淬透性低，只適于制作尺寸不大、形狀簡單的低速刃具。

43板牙絲錐②合金刃具鋼加入Cr、Mn、Si、W、V等合金元素形成。成分特點：高碳：0.9~1.1%C合金元素作用：a.

提高淬透性:Cr、Mn、Si

b.

Si提高回火穩(wěn)定性c.

提高耐磨性、細化晶粒:W、V

44熱處理及組織低合金刃具鋼的熱處理特點基本與碳素工具鋼相同。預備熱處理：球化退火，最終熱處理：淬火加低溫回火，使用狀態(tài)下的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’（少量）。與碳素工具鋼不同的是，由于加入了合金元素，鋼的淬透性提高，因此可采用油淬火，淬火后的硬度與碳素工具鋼都處在同一范圍，但淬火變形、開裂傾向小。切削溫度不超過300℃，仍屬于低速切削刃具鋼。45絲錐板牙常用鋼號及用途應用最多的是9SiCr。用于制造形狀復雜、要求變形小的低速刃具，如絲錐、板牙等。

46高速鋼銑刀③高速鋼高速鋼是制造高速切削刀具用鋼，又稱為鋒鋼。

性能特點：熱硬性高，當切削溫度達到600℃時，硬度仍能保持在HRC55～60以上。淬透性高

47成分特點高碳：0.70~1.5%C高合金元素含量：主加元素Cr、W、Mo、V加Cr目的：提高淬透性，提高鋼的耐回火性和抗氧化性。加W、Mo目的：提高鋼的熱硬性，原因是在淬火后的回火過程中，析出了這些元素的碳化物，使鋼產(chǎn)生二次硬化。加V目的：主要是細化晶粒，同時由于VC硬度極高，可提高鋼的硬度和耐磨性。48W18Cr4V鋼的鑄態(tài)組織加工與熱處理加工工藝路線：下料→鍛造→球化退火→機加工→淬火→回火→磨削鍛造打碎粗大的魚骨狀碳化物，使其均勻分布于基體中。49W18Cr4V鋼的退火組織退火：高速鋼的預備熱處理是球化退火。降低硬度，便于切加工；為淬火作組織準備。退火后組織：

S+顆粒狀碳化物50淬火高速鋼導熱性較差，淬火加熱時應在600～650℃和800～850℃預熱二次，以防止變形與開裂。高速鋼的淬火溫度高達1270～1280℃，以使更多的合金元素溶入奧氏體中，達到淬火后獲得高合金元素含量馬氏體的目的。淬火溫度不宜過高，否則易引起晶粒粗大。淬火冷卻多采用鹽浴分級淬火或油冷，以減少變形和開裂傾向。淬火后的組織：

M+未溶碳化物+A’（約30%）W18Cr4V鋼的淬火組織51回火主要為減少A’，穩(wěn)定組織；消除內(nèi)應力。常采用560℃三次回火。600~650800~8501270~1280580~620分級淬火空冷56056056052【回火時的組織變化】由于殘余奧氏體中碳和合金元素含量下降及所受馬氏體的壓力降低，MS點上升，在回火冷卻時A’轉(zhuǎn)變?yōu)镸

，使硬度提高，產(chǎn)生二次硬化。W18Cr4V硬度與回火溫度關系析出W、Mo、V的碳化物，產(chǎn)生二次硬化。特殊碳化物W2C、Mo2C、VC呈細小彌散狀從馬氏體中析出，這些碳化物很穩(wěn)定，難以聚集長大，從而提高了鋼的硬度，稱“彌散強化”。每次回火加熱都使前一次的回火馬氏體進行回火。53W18Cr4V鋼淬火、回火后的組織使用狀態(tài)下組織

M回+顆粒狀合金碳化物+A’（少量）54不同狀態(tài)下W18Cr4V的組織鑄態(tài)淬火回火態(tài)淬火態(tài)退火態(tài)55車刀銑刀鉆頭常用鋼號及用途常用鋼號為W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2。用于高速切削刃具，如車刀、刨刀、銑刀、鉆頭。56雙頭鉆高速鋼刀具57精密沖壓模具§6-4-2模具鋼用以制造冷熱模具的鋼種。(1)冷作模具鋼制造金屬冷成型模具的鋼種。①性能要求高硬度和耐磨性。足夠的強度和韌性。58Cr12鋼②成分特點高碳(1.4~2.3%C)；高鉻(11.5~13%Cr)合金元素作用：Cr提高淬透性、耐磨性；Mo、V提高耐磨性，細化晶粒。

Cr12鋼59汽車外板冷沖模③加工及熱處理同高速鋼類似。最終熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下組織：

M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)④常用鋼號Cr12和Cr12MoV。用于制造冷沖模、擠壓模等。60(2)熱作模具鋼用于制造使加熱金屬或液態(tài)金屬成型的模具，如熱鍛模、熱壓模、熱擠壓模和壓鑄模等，工作時型腔表面溫度可達600℃以上。①性能要求高溫下良好的綜合力學性能?？篃崞谛阅?。

高的淬透性和良好的導熱性。曲軸模具61熱鐓模凸緣模②常用鋼種熱鍛模鋼中碳低合金鋼，含碳量0.5~0.6%。加入合金元素Cr、Ni、Mn、Mo等，Cr、Ni、Mn主要作用：提高淬透性、強化鐵素體；Mo主要作用：防止第二類回火脆性。熱處理：淬火加高溫回火（調(diào)質(zhì)），使用狀態(tài)下的組織為回火索氏體。典型鋼種5CrNiMo、5CrMnMo，前者用于大型熱鍛模，后者用于中小型熱鍛模。62型板壓鑄模壓鑄模鋼中碳高合金鋼，含碳量一般為0.3~0.6%。加入合金元素有Cr、Mn、Si的主要作用是提高淬透性，W、Mo、V的主要作用是提高耐磨性，產(chǎn)生二次硬化，W、Cr還有提高抗熱疲勞的作用。熱處理淬火+回火后的組織：M回+顆粒狀碳化物+A’(少量)

。典型鋼種如3Cr2W8V。

63汽車四缸壓鑄模64卡尺量規(guī)千分尺§6-4-3量具鋼制造各種量具用鋼，如千分尺、卡尺、塊規(guī)、塞規(guī)等。65(1)性能要求量具在使用過程中與被測零件接觸，承受摩擦 和沖擊。高硬度和耐磨性。高的尺寸穩(wěn)定性。足夠的韌性。普通螺紋量規(guī)量規(guī)，不能指示量值，只能根據(jù)與被測件的配合間隙、透光程度或者能否通過被測件等來判斷被測長度是否合格的長度測量工具。66量塊(2)量具用鋼①低碳鋼滲碳、中碳鋼表面淬火。②碳素工具鋼、低合金工具鋼【①②用于尺寸小、形狀簡單、精度要求不高的量具】③滾動軸承鋼、冷作模具鋼用于制造精密量具。④不銹鋼用于制造接觸腐蝕介質(zhì)的量具。67千分尺卡尺(3)量具鋼的熱處理特點①預備熱處理采用球化退火或調(diào)質(zhì)處理，因為球狀碳化物穩(wěn)定性最高。

②采用下限溫度淬火和冷處理，目的是減少A’量。③回火后進行長時間低溫（120~150℃）時效處理，以消除內(nèi)應力。

68特殊性能鋼是指在特殊工作條件或特殊環(huán)境（腐蝕、高溫等）下具有特殊物理、化學性能的鋼。本節(jié)介紹：不銹鋼、耐熱鋼、耐磨鋼?！?-5特殊性能鋼不銹鋼帶耐熱鋼鑄造鏈條69§6-5-1不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中具有耐蝕性能的鋼。(1)金屬的腐蝕化學腐蝕：金屬在非電解質(zhì)中的腐蝕。電化學腐蝕：金屬在電解質(zhì)溶液中的腐蝕，是有電流參與作用的腐蝕。化工管道的腐蝕70防止電化學腐蝕的措施：①獲得均勻的單相組織。②提高合金的電極電位。③使表面形成致密鈍化膜。不同組織、成分、應力區(qū)域之間都可構成微電池。71(2)不銹鋼中合金元素的作用低碳：碳高，則降低耐蝕性。Cr：是提高耐蝕性的主要元素。①形成穩(wěn)定致密的Cr2O3氧化膜.②Cr含量大于13%時，形成單相鐵素體組織。③提高基體電極電位（服從n/8規(guī)律）。Ni：獲得單相奧氏體組織。Ti、Nb：防止奧氏體不銹鋼晶間腐蝕。72當Cr含量增加到原子百分數(shù)為12.5%、25%和37.5%（相應于1/8、2/8、3/8原子比）時，電極電位出現(xiàn)一個突變，這個變化規(guī)律通常稱為n/8規(guī)律。鋼中含鉻量與其電極電位關系服從n/8規(guī)律，即鉻原子含量為n/8時電位發(fā)生突變而升高。例如：當加入13%Cr時鋼中鐵素體電極電位由-0.56V提高到+0.2V，金屬腐蝕速率大大減小，使金屬抗蝕性大大提高。73(3)常用不銹鋼①馬氏體不銹鋼主要為Cr13型、Cr18型鋼號為1Cr13~4Cr13；9Cr18

隨含碳量提高，強度、硬度提高，耐蝕性下降。1Cr13、2Cr13熱處理：淬火+高溫回火使用狀態(tài)下的組織：S回74汽輪機葉片性能：耐大氣、蒸汽腐蝕及良好的綜合力學性能。用途：用于要求塑韌性較高的耐蝕件，如汽輪機葉片等。

75醫(yī)療器械不銹鋼直尺3Cr13、4Cr13、9Cr18熱處理：淬火+低溫回火使用狀態(tài)下的組織：M回性能：強度、硬度較高用途：用于要求耐蝕、耐磨件，醫(yī)療器械、量具等。761Cr17削片刀鐵素體不銹鋼水加熱器②鐵素體不銹鋼低C＜0.15%；Cr

＞17%具有較好的塑性，強度不高，對硝酸、磷酸有較高耐蝕性。典型鋼號：0Cr13、1Cr17等。

a.

成分：高鉻低碳b.無α?γ相變不能進行熱處理強化。c.組織：單相鐵素體

77鋼中σ相d.性能特點耐酸蝕，抗氧化能力強，塑性好，但有脆化傾向：475℃脆化：加熱到450~550℃停留，產(chǎn)生脆化。再加熱到600℃快冷可消除。相脆化：在600~800℃長期加熱時，析出硬而脆的相（金屬間化合物FeCr）。78e.用途廣泛用于硝酸和氮肥工業(yè)的耐蝕件。硝酸生產(chǎn)裝置合成氨生產(chǎn)裝置79③奧氏體不銹鋼

a.

性能特點：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及可焊性。高的塑韌性，無磁性。b.

熱處理：采用固溶處理。即加熱到1100℃使碳化物溶解后水冷。c.

組織：單相奧氏體不銹鋼帶80反應釜(316L)管板換熱器(304)

大型化工儲罐(304)d.

常用鋼種1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti。e.

用途：廣泛用于化工設備及管道。81晶間腐蝕沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大。它是由于Cr23C6析出于晶界，使晶界附近Cr含量降到12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強烈腐蝕。加Ti、Nb

則先于Cr與C形成不易溶于奧氏體的碳化物，避免晶界貧Cr。

82應力腐蝕奧氏體不銹鋼易發(fā)生應力腐蝕，即在特定合金－環(huán)境體系中，應力與腐蝕共同作用引起的破壞。奧氏體不銹鋼易在含Clˉ的介質(zhì)中發(fā)生應力腐蝕，裂紋為樹枝狀。

發(fā)生應力腐蝕的奧氏體不銹鋼管道內(nèi)壁應力腐蝕裂紋83§6-5-2耐熱鋼(1)性能要求①高的抗氧化性抗氧化性指鋼在高溫下對氧化作用的抗力。②高的熱強性熱強性是指金屬在高溫下的強度。84發(fā)動機葉片航空發(fā)動機提高高溫強度的途徑：①固溶強化；（高溫時奧氏體強度高于鐵素體）②析出強化；（難熔碳化物MC、M6C、M23C6等作強化相）③晶界強化。（加入B、Zr、稀土等）85飛機發(fā)動機過熱器(2)成分特點低中碳Cr、Si、Al：提高抗氧化性Mo：提高熱強性(提高再結晶溫度)V、Ti：彌散強化Ni：獲得單相A組織86渦輪機機殼鋼制法蘭(3)常用