化工企業(yè)常用不銹鋼材料

化工企業(yè)常用不銹鋼材料第1頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月化工設(shè)備分動(dòng)設(shè)備和靜設(shè)備二大類。其中靜設(shè)備主要有壓力容器、塔器、反應(yīng)器、換熱器、管道、閥門和法蘭等組成。這些設(shè)備中許多都長期處于腐蝕介質(zhì)甚至高溫高壓中運(yùn)行，工作條件惡劣。所以，制造這些設(shè)備的材料要求耐腐蝕，耐壓，耐高溫（低溫）。優(yōu)選的是不銹鋼材料。一、不銹鋼的定義在自然環(huán)境或一定工業(yè)介質(zhì)中具有良好耐腐蝕性能的鋼為不銹鋼。（其中對強(qiáng)腐蝕介質(zhì)具有抗蝕能力的又稱耐酸鋼）。通常用鋼中含Cr量來區(qū)別，即鋼中WCr＞12％為不銹鋼。如：1Cr13、2Cr13、0Cr18Ni9(304)、00Cr17Ni14Mo2(316L)等。

第2頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月二、不銹鋼的性能要求及成分特點(diǎn)

不銹鋼的性能要求主要是耐蝕性，同時(shí)對用于制造機(jī)器零件、結(jié)構(gòu)件的不銹鋼，還應(yīng)具有一定高的強(qiáng)度和良好的加工性。如冷成型、焊接和熱處理性能等。成分特點(diǎn)：1、含碳質(zhì)量范圍wc＝0.02~0.95%從耐蝕性考慮，含碳量愈低愈好，可避免生成碳化物Cr23C6和（Cr·Te)23C6，提高基體電極電位，增加耐蝕性。但從提高強(qiáng)度和硬度考慮，又要提高含碳量，以形成馬氏體和特殊碳化物。所以，只能按用途來確定。

2、合金元素的含量范圍，主要有Cr、Ni、MoAl、Si、Ti等，總量為12%~38%，其中關(guān)鍵第3頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

為wcr＞12%。這是因?yàn)殇摰母g主要是電化學(xué)腐蝕。當(dāng)鋼中的含鉻量＞12%時(shí)，鋼中鐵素體的電極電位由-0.56v升為+0.12v，鋼由活化狀態(tài)轉(zhuǎn)化為鈍化狀態(tài)，從而具備了良好的耐蝕性。而其他合金元素的加入是為了更好提高耐蝕性和改善其他機(jī)械性能。三、常用不銹鋼分類

不銹鋼按正火組織可分為5類

1、奧氏體型不銹鋼（最為常用）成分特點(diǎn)：較低的碳wc＜0.12%。較高的鉻wCr=17%~25%較高的鎳wNi=8%~29%第4頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月由于鎳的加入擴(kuò)大了奧氏體區(qū)域，使鋼在熱處理后可得到單一的奧氏體組織。而鉻的增加，使電極電位提高，并在鋼的表面形成致密的鈍化膜，從而提高耐蝕性。性能特點(diǎn)：除了耐蝕性外，還有較高的塑性、低溫韌性、加工硬化能力和良好的焊接性能。使用溫度范圍在-196℃~700℃。典型的代表產(chǎn)品有：0Cr18Ni9（304）、（18-8型）00Cr19Ni10（304L）、0Cr17Ni12Mo2（316）00Cr17Ni14Mo2（316L）等。常用熱處理方法：固溶處理。

即加熱到1100℃后進(jìn)行空冷或水冷。目的是獲得單一的奧氏體組織，避免碳化物的生成。

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主要缺點(diǎn)：易產(chǎn)生晶間腐蝕。即沿金屬晶粒邊界析出Cr23C6，造成貧鉻區(qū)，電位降低，發(fā)生腐蝕。解決方案為：a.添加Ti或Nb，使之優(yōu)先生成TiC或NbC，避免形成Cr23C6，b.降低含碳量。c.進(jìn)行固溶熱處理。2、馬氏體型不銹鋼

代表產(chǎn)品有：1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18

成分特點(diǎn)：較高的含碳量Wc=0.1%~0.95%較低的含鉻量Wcr=12%~18%

性能特點(diǎn)：由于合金元素單一，故只能在氧化介質(zhì)中（如大氣、水蒸氣、海水、第6頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月氧化性酸等）有較好的耐蝕性。但是，這類鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及切削加工性較好。熱處理特點(diǎn)及用途：僅鍛造后空冷便可獲得馬氏

體組織。對于1Cr13、2Cr13，可進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理得到回火索氏體，常用作不銹鋼螺栓、不銹鋼閥體、耐酸泵軸、汽輪機(jī)葉片等。3Cr13、4Cr13、9Cr18可以采用淬火+低溫回火，得到回火馬氏體，硬度可達(dá)HRC50以上，用于制造閥芯、刃具、醫(yī)療器械等。9Cr18還可作為耐蝕滾動(dòng)軸承。第7頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

3、鐵素體型不銹鋼代表產(chǎn)品有：0Cr13、1Cr17、1Cr28等。成分特點(diǎn)：Wc＜0.15%Wcr=12%~30%性能特點(diǎn)：這類鋼的耐蝕性、塑性、焊接性均優(yōu)于馬氏體不銹鋼，但強(qiáng)度偏低。熱處理特點(diǎn)及用途：熱處理不發(fā)生相變，淬火不起作用，只能做去應(yīng)力退火。主要用于對力學(xué)性能要求不高而對耐腐蝕性較高的結(jié)構(gòu)件。如：硝酸吸收塔塔體、硝酸換熱器、低壓輸送酸管道等。第8頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

4、奧氏體+鐵素體型不銹鋼（雙相不銹鋼）代表產(chǎn)品：1Cr21Ni5Ti、1Cr17Mn9Ni3Mo3Cu2N0Cr26Ni5Mo2、00Cr18Ni5Mo3Si2

S31803（美、俗稱2205）、MM-4（日）

成分特點(diǎn)：在18-8型奧氏體不銹鋼的基礎(chǔ)上調(diào)整Cr、Ni、的含量（節(jié)鎳型），并加入適量的Mn、Mo、W、Cu、N等，形成雙相不銹鋼。性能特點(diǎn)：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特性。它保留了鐵素體不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)大、線膨脹系數(shù)小、耐點(diǎn)蝕、耐縫隙腐蝕及耐氯化物應(yīng)力腐蝕的特點(diǎn)，又具有奧氏體不銹鋼韌性好、脆性轉(zhuǎn)變溫度較低、抗晶間腐蝕、力學(xué)性能和焊接性能好的優(yōu)點(diǎn)。特別是屈服強(qiáng)度比奧氏體不銹鋼高一倍。

第9頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月熱處理特點(diǎn)及用途：通常采用950~1100℃淬火韌化處理，使之獲得60v%左右的鐵素體雙相組織。適用于耐點(diǎn)蝕、耐氯離子應(yīng)力腐蝕環(huán)境。耐蝕

泵及管道等。如：甲醇精餾泵的耐磨口環(huán)PH50(1Cr26Ni6)硝酸磷料漿泵MM-4（00Cr25Ni6Mo2)(美國：329L）合成氨裝置中的甲醇塔：00Cr22Ni5Mo3N（2205）甲醇合成塔中的合成反應(yīng)器（2205）

第10頁，課件共12頁，創(chuàng)作于2023年2月

5、沉淀硬化型不銹鋼

代表產(chǎn)品：0Cr17Ni4Cu4Nb0Cr17Ni7Al0Cr15Ni7Mo2Al成分特點(diǎn)：在18-8鋼的基礎(chǔ)上降低了Ni的含量，加入了Al、Cu、Mo、Nb等元素。性能特點(diǎn)：可以在低硬度條件下進(jìn)行加工，成型后進(jìn)行人工時(shí)效（沉淀）硬化，硬度可達(dá)HRC43熱處理特點(diǎn)及用途：先進(jìn)行固溶處理，獲得較低硬度的單相奧氏體組織，進(jìn)行加工成型（冷軋、沖壓、焊接等），