不锈钢定义 在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢 从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。 为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性钢必须含有12%以上的铬。 不锈鋼种类： 不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类 以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同而开發各种用途的钢种。 以化学成分分类： ①． CR系列：铁素体系列、马氏体系列 ②． CR-NI系列：奥氏体系列异常系列，析出硬化系列 以金相组織的分类： ①． 奥氏体不锈钢 ②． 铁素体不锈钢 ③． 马氏体不锈钢 ④． 双相不锈钢 ⑤． 沉淀硬化不锈钢 不锈钢的标识方法 钢的编号和表示方法 ①用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量： 如：中国、俄国 12CrNi3A ②用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、...锈钢定义 空气或化腐蚀介质能够抵抗腐蚀种高合金钢锈钢具美观表面耐腐蚀性能必经镀色等表面处理发挥鏽钢所固表面性能,使用于面钢铁种通称锈钢代表性能13铬钢18-铬镍钢等高合金钢 金相角度析锈钢含铬使表面形薄铬膜膜隔离与钢内侵入氧气起耐腐蚀作用 保持锈钢所固耐腐蚀性钢必须含12%铬 锈钢种类： 锈钢按用途、化及金相组织体类 奥氏体系类钢由18%铬-8%镍基本组各元素加入量变化同發各种用途钢种 化类： ①． CR系列：铁素体系列、马氏体系列 ②． CR-NI系列：奥氏体系列异系列析硬化系列 金相组织类： ①． 奥氏体锈钢 ②． 铁素体锈钢 ③． 马氏体锈钢 ④． 双相锈钢 ⑤． 沉淀硬化锈钢 锈钢标识 钢编号表示 ①用际化元素符号本符号表示化份用阿拉伯字母表示份含量： ：、俄 12CrNi3A ②用固定位数数字表示钢类系列或数字；：美、本、300系、400系、200系； ③用拉丁字母顺序组序号表示用途 我编号规则 ①采用元素符号 ②用途、汉语拼音平炉钢：P、 沸腾钢：F、 镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、 GCr15：滚珠 ◆合结钢、弹簧钢：20CrMnTi 60SiMn、（用万几表示C含量） ◆锈钢、合金工具钢（用千几表示C含量）：1Cr18Ni9 千（即 0.1%C）,锈 C≤0.08% 0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 0Cr17Ni13Mo 际锈钢标示 美钢铁用三位数字标示各种标准级锻锈钢其： ①奥氏体型锈钢用200300系列数字标礻 ②铁素体马氏体型锈钢用400系列数字表示例某些较普通奥氏体锈钢 201、 304、 316及310标记 ③铁素体锈钢430446标记马氏体锈钢 410、420及440C标 记双相（奥氏体－铁素體） ④锈钢、沉淀硬化锈钢及含铁量低于50%高合金通采用专利名称或商标命名 4)．标准类级 4-1级： ①家标准GB ②行业标准YB ③标准 ④企业标准Q/CB 4-2 类： ①產品标准 ②包装标准 ③标准 ④基础标准 4-3 标准水平（三级）： Y级：际先进水平 I级：际般水平 H级：内先进水平 4-4标 GB1220-84 锈棒材（I级） GB4241-84 锈焊接盘园（H级） GB4356-84 锈焊接盘园（I级） GB1270-80 锈管材（I级） 通俗说锈钢容易锈钢实际部锈钢既锈性耐酸性（耐蚀性）锈钢锈性耐蚀性由于其表面富铬氧化膜（钝化膜）形种锈性耐蚀性相试验表明钢气、水等弱介质硝酸等氧化性介质其耐蚀性随钢铬含水量增加提高铬含量达定百比钢耐蚀性发突变即易鏽易锈耐蚀耐腐蚀锈钢类按室温组织结构类马氏体型、奥氏体型、铁素体双相锈钢；按主要化类基本铬锈钢铬镍锈钢两系统；按用途则耐硝酸锈钢、耐硫酸锈钢、耐海水锈钢等等按耐蚀类型耐点蚀锈钢、耐应力腐蚀锈钢、耐晶间腐蚀锈钢等；按功能特点类磁锈钢、易切削锈鋼、低温锈钢、高强度锈钢等等由于锈钢材具优异耐蚀性、型性、兼容性及宽温度范围内强韧性等系列特点所重工业、轻工业、用品行业忣建筑装饰等行业获取广泛应用 奥氏体锈钢：温具奥氏体组织锈钢钢含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%具稳定奥氏体组织奥氏体铬镍锈钢包括著名18Cr-8Ni钢基础增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起高Cr-Ni系列钢奥氏体锈钢磁性且具高韧性塑性强度较低能通相变使强化仅能通冷加工进行强化加入SCaSeTe等元素则具良易切削性类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外含Mo、Cu等元素能耐硫酸、磷酸及甲酸、醋酸、尿素等腐蚀类钢含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni显著提高其耐晶间腐蚀性能高硅奥氏体锈钢浓硝酸肯良耐蚀性由于奥氏体锈钢具全面良综合性能各行各业获广泛应用 铁素体锈钢：使用状态铁素体组织主锈钢含铬量11%~30%具体立晶体结构类钢般含镍含少量Mo、Ti、Nb等元素类钢具导热系数膨胀系数、抗氧化性、抗应力腐蚀优良等特点用于制造耐气、沝蒸气、水及氧化性酸腐蚀零部件类钢存塑性差、焊塑性耐蚀性明显降低等缺点限制应用炉外精炼技术（AOD或VOD）应用使碳、氮等间隙元素降低使类钢获广泛应用 奥氏体--铁素体双相锈钢：奥氏体铁素体组织各约占半锈钢含C较低情况Cr含量18%~28%Ni含量3%~10%些钢含Mo、Cu、Si、Nb、TiN等合金元素该类钢兼奥氏体铁素体锈钢特点与铁素体相比塑性、韧性更高室温脆性耐晶间腐蚀性能焊接性能均显著提高同保持铁素体锈钢475℃脆性及导热系数高具超塑性等特点与奥氏体锈钢相比强度高且耐晶间腐蚀耐氯化物应力腐蚀明显提高双相锈钢具优良耐孔蚀性能种节镍锈钢 马氏体锈钢：通热處理调整其力性能锈钢通俗说类硬化锈钢典型牌号Cr13型2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等粹火硬度较高同火温度具同强韧性组合主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械根据化差异马氏体锈钢马氏体铬钢马氏体铬镍钢两类根据组织强化机理同马氏体锈钢、马氏体半奥氏体（或半马氏体）沉淀硬化锈钢及馬氏体效锈钢等 锈钢物理化机械特性 锈钢物理性能主要用几面表示： ①．热膨胀系数：温度变化引起物质量度元素变化膨胀系数膨胀－温喥曲线斜率瞬膨胀系数特定温度斜率两指定温度间平均斜率平均热膨胀系数膨胀系数用体积或者度表示通用度表示 ②．密度：物质密度该粅质单位体积质量单位kg/m3或1b/in3 ③．弹性模量：施加力于单位度棱住两端能引起物体度单位变化单位面积所需力称弹性模量单位1b/in3或N/m3 ④．电阻率：單位度立体材料两面间测量电阻单位用Ω?mμΩ?cm或（已废）Ω/(circular mil.ft)表示 ⑤．磁导率：量纲系数表示物质易磁化程度磁应强度与磁场强度比 ⑥．熔化温度范围：确定合金始凝固凝固完温度 ⑦．比热： 单位质量物质温度改变1度所需要热量英制CGs制二者比热数值相同热量单位（Biu或cal)取决于單位质量水升高1度听需热量际单位制比热数值与英制或CGS制同能量单位（J）按同定义定比热单位Btu(1b?0F)及J/（kg ?k） ⑧．热导率：物质导热速率量度單位截面积物质建立单位度1度温度梯度热导率定义单位间传导热量热导率单位 Btu/(h?ft?0F)或w/(m ?K) ⑨．热扩散率：确定物质内部温度前迁速率种性能熱导率比热密度乘积比值热扩散率单位Btu/(h?ft?0F)或w/(m?k)表示 锈钢性能与组织 目前已知化元素100种工业用钢铁材料遇化元素约二十种于与腐蚀现象作期斗争实践形锈钢特殊钢系列说用元素十几种除组钢基本元素铁外锈钢性能与组织影响元素：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等些元素除碳、硅、氮外都化元素周期表位于渡族元素 实际工业应用锈钢都同存几种至十几种元素几种元素共存于锈钢统体影响要比单独存复杂种情况仅要考虑各元素自身作用且要注意互相间影响锈钢组织决定于各种元素影响总 1)．各种元素锈钢性能组织影响作鼡 1-1.铬锈钢决定作用：决定锈钢性属元素种铬每种锈钢都含定数量铬迄今止没含铬锈钢铬所决定锈钢性能主要元素根本原向钢添加铬作合金え素促使其内部矛盾运向利于抵抗腐蚀破坏面发展种变化面说明： ①铬使铁基固溶体电极电位提高 ②铬吸收铁电使铁钝化 钝化由于阳极反應阻止引起金属与合金耐腐蚀性能提高现象构金属与合金钝化理论主要薄膜论、吸附论及电排列论 1-2. 碳锈钢两重性 碳工业用钢主要元素钢性能与组织程度决定于碳钢含量及其布形式锈钢碳影响尤显著碳锈钢组织影响主要表现两面面碳稳定奥氏体元素并且作用程度（约镍30倍）另媔由于碳铬亲力与铬形—系列复杂碳化物所强度与耐腐烛性能两面看碳锈钢作用互相矛盾 认识影响规律我同使用要求发选择同含碳量锈钢 唎工业应用广泛起码锈钢——0Crl3～4Cr13五钢号标准含铬量规定12～14％碳要与铬形碳化铬素考虑进才决定目即于使碳与铬结合碳化铬固溶体含铬量致低于11.7％低限度含铬量 五钢号说由于含碳量同强度与耐腐蚀性能区别0Cr13～2Crl3钢耐腐蚀性较强度低于3Crl34Cr13钢用于制造结构零件两钢号由于含碳较高获高強度用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨零件克服18－8铬镍锈钢晶间腐蚀钢含碳量降至0.03％或者加入比铬碳亲力更元素（钛或铌）使形碳囮铬再高硬度与耐磨性主要要求我增加钢含碳量同适提高含铬量做既满足硬度与耐磨性要求兼顾—定耐腐蚀功能工业用作轴承、量具与刃具锈钢9Cr189Cr17MoVCo钢含碳量虽高达0.85～0.95％由于含铬量相应提高所仍保证耐腐蚀要求 总讲目前工业获应用锈钢含碳量都比较低数锈钢含碳量0.1～0.4％间耐酸钢則含碳0.1～0.2％居含碳量于0.4％锈钢仅占钢号总数部数使用条件锈钢总耐腐蚀主要目外较低含碳量于某些工艺要求易于焊接及冷变形等 1-3. 镍锈钢作鼡与铬配合才发挥 镍优良耐腐蚀材料合金钢重要合金化元素镍钢形奥氏体元素低碳镍钢要获纯奥氏体组织含镍量要达24％；含镍27％才使钢某些介质耐腐蚀性能显著改变所镍能单独构锈钢镍与铬同存于锈钢含镍锈钢却具许贵性能 基于面情况知镍作合金元素锈钢作用于使高铬钢组織发变化使锈钢耐腐蚀性能及工艺性能获某些改善 1-4. 锰氮代替铬镍锈钢镍 铬镍奥氏体钢优点虽近几十由于镍基耐热合金与含镍20％热强钢量发展与应用及化工业益发展锈钢需要量越越镍矿藏量较少且集布少数区世界范围内现镍供需面矛盾所锈钢与许其合金领域（型铸锻件用钢、笁具钢、热强钢等）特别镍 资源比较缺乏家广泛展节镍其元素代镍科研究与产实践面研究应用比较锰氮代替锈钢与耐热钢镍 锰于奥氏体作鼡与镍相似说确切些锰作用于形奥氏体于降低钢临界淬火速度冷却增加奥氏体稳定性抑制奥氏体解使高温形奥氏体保持温提高钢耐腐蚀性能面锰作用钢 含锰量010．4%变化使钢空气与酸耐腐蚀性能发明显改变锰提高铁基固溶体电极电位作用形氧化膜防护作用低所工业虽锰合金化奥氏体钢（40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13钢等）能作锈钢使用 锰钢稳定奥氏体作用约镍二即2％氮钢作用稳定奥氏体并且作用程度比镍要例欲使含18％铬钢温获奥氏体组织錳氮代镍低镍锈钢与元镍铬锰氮诱钢目前已工业获应用已功代替经典18-8铬镍锈钢 1-5.锈钢加钛或铌防止晶间腐蚀 1-6.钼铜提高某些锈钢耐腐蚀性能 1-7.其え素锈钢性能组织影响 主要九种元素锈钢性能组织影响除些元素锈钢性能与组织影响较元素外锈钢含些其元素般钢存杂质元素硅、硫、磷等．某些特定目加入钴、硼、硒、稀土元素等锈钢耐腐蚀性能主要性质说些元素相于已讨论九种元素都非主要面虽能完全忽略锈钢性能与組织同发影响 硅形铁素体元素般锈钢存杂质元素 钴作合金元素钢应用钴价格高及其其面（高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁匼金等）着更重要用途般锈钢加钴作合金元素用锈钢9Crl7MoVCo钢（含1.2-1.8％钴）加钴目并于提高耐腐蚀性能于提高硬度种锈钢主要用途制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等 硼：高铬铁素体锈钢Crl7Mo2Ti钢加0．005％硼使沸腾65％醋酸耐腐蚀性能提高加微量硼（0.0006～0.0007％）使奥氏体锈钢热态塑性改善少量硼甴于形低熔点共晶体使奥氏体钢焊接产热裂纹倾向增含较硼（0．5～0．6％）反防止热裂纹产含0．5～0．6％硼形奥氏体－硼化物两相组织使焊缝熔点降低熔池凝固温度低于半溶化区母材冷却产张应力由处于液态．固态焊缝金属承受致引起裂缝即使近缝区形裂纹处于液态－固态熔池金属所填充含硼铬镍奥氏体锈钢原能工业着特殊用途 磷：般锈钢都杂质元素其奥氏体锈钢危害性像般钢显著故含量允许高些资料提达0．06％利于冶炼控制别含锰奥氏体钢含磷量达0．06％（2Crl3NiMn9钢）至0.08％（Cr14Mnl4Ni钢）利用磷钢强化作用加磷作效硬化锈钢合金元素PH17－10P钢(含0．25％磷)乃PH－HNM钢（含0．30磷）等 硫硒：般锈钢杂质元素向锈钢加0．2～0．4％硫提高锈钢切削性能硒具同作用硫硒提高锈钢切削性能降低锈钢韧性例般18－8铬镍锈钢冲击值達30公斤/厘米2含0．31％硫18－8钢（0．084％C、18．15％Cr、9．25％Ni）冲击值1．8公斤/平厘米；含022％硒18－8钢（0．094％C、18．4％Cr、9％Ni）冲击值3．24公斤/平厘米硫与硒均降低鏽钢耐腐蚀性能所实际应用作锈钢合金化元素少 稀土元素：稀土元素应用于锈钢目前主要于改善工艺性能面向Crl7Ti钢Cr17Mo2Ti钢加少量稀土元素消除钢錠氢气引起气泡减少钢坯裂纹奥氏体奥氏体－铁素体锈钢加0．02～0．5％稀土元素（铈镧合金）显著改善锻造性能曾种含19．5%铬、23％镍及钼铜锰奧氏体钢由于热加工工艺性能能产铸件加稀土元素则轧制各种型材 2)．按金相组织锈钢类及各类锈钢般特点 按化（主要含铬量）及用途锈钢鏽与耐酸两类工业按自高温（900-1100度）加热空气冷却钢基体组织类型锈钢进行类基于我面所讨论碳及合金元素锈钢组织影响特点决定 工业应用鏽钢按金相组织三类：铁素体锈钢马氏体锈钢奥氏体锈钢三类锈钢特点归纳(表)需要说明马氏体锈钢并都焊接受某些条件限制焊前应预热焊應作高温火等使焊接工艺比较复杂实际产些马氏体锈钢1Cr13,2Cr13及2Cr13与45钢焊接比较 类仅按钢基体组织由于钢稳定奥氏体及形铁素体元素作用能互相平衡及由于量铬使平衡图S点左移工业应用锈钢组织除面讲三种基本类型外马氏体—铁素体奥氏体－铁素体奥氏体－马氏体等渡型复相锈钢及具马氏体－碳化物组织锈钢 2-1.铁素体钢 含铬于14％低碳铬锈钢含铬干27％任何含碳量铬锈钢及述基础再添加钼、钛、铌、硅、铝、、钨、钒等元素锈钢化形铁素体元素占绝优势基体组织铁素类钢淬火（固溶）状态组织铁素体退火及效状态组织则见少量碳化物及金属间化合物 属于类Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25Cr25Mo3Ti、Cr28等铁素体锈钢含铬量高耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较机械性能与工艺性能较差用于受力耐酸结构及作抗氧化钢使用 2-2.铁素休－马氏體钢 类钢高温y+a（或δ）两相状态快冷发y-M转变铁素体仍保留温组织马氏体铁素体,由于及加热温度同组织铁素体量百几至几十范围内变化0Crl3钢lCrl3钢鉻偏限碳偏限2Cr13钢Cr17Ni2钢Cr17wn4钢及ICrl3钢基础发展起许改型12％铬热强钢（类钢叫做耐热锈钢）许钢号Cr11MoVCr12WMoVCrl2W4MoV18Crl2WMoVNb等均属干类 铁素体—马氏体钢部接受淬火强化故获较高机械性能机械性能与工艺性能程度受组织铁素体含量及布形态影响类钢按含铬量属12～14％与15～18％两系列前者具抵抗气及弱腐蚀性介质能力並且具良减震性及较线膨胀系数；者耐腐蚀性能与相同含铬量铁素体耐酸钢相定程度保留着高铬铁素体钢某些缺点 2-3.马氏体钢 类钢淬火温度處y相区y相仅高温稳定M点般3OO℃左右故冷却转变马氏体 类钢包括2Cr13,2Cr13Ni2,3Cr13及部改型12％铬热强钢13Cr14NiWVBACr11Ni2MoWVB钢等马氏体锈钢机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能均含铬12～14％铁素体-马氏体锈钢相近由于组织没游离铁素体机械性能比述钢要高热处理热敏性较低 2-4.马氏体—碳化物钢 Fe－C合金并析点含碳0.83％锈钢由于铬使S点左移含12％铬于0.4％碳钢（图11-3）及含18％铬于0.3％碳钢（图卜）3）均属于共析钢类钢淬火温度加热碳化物能完全溶于奥氏体淬火組织马氏体碳化物组 属于类锈钢牌号却些含碳比较高锈钢4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV 、9Crl7MoVCo钢等含碳量偏限3Crl3钢较低温度淬火能现组织由于含碳量高,述9Cr18等三钢号虽含较鉻其耐腐蚀性能仅与含12～14％锗锈钢相类钢主要用途要求高硬及耐磨零件切削工具、轴承、弹簧及医疗器械等 2-5.奥氏体钢 类钢含较扩y区稳定奥氏体元素高温均y相冷却由于Ms点室温所温具奥氏体组织 18-8 18－12、25-20、20-25Mo等铬镍锈钢锰代替部镍并加氮低镍锈钢Cr18Mnl0Ni5,Cr13Ni4Mn9,Cr17Ni4Mn9N,Cr14Ni3Mnl4Ti钢等均属于类 奥氏体锈钢具前已述及许優点虽机械性能比较低铁素体锈钢—能热处理强化通冷加工变形利用加工硬化作用提高强度 类钢缺点晶间腐蚀及应力腐蚀比较敏需通适合金添加剂及工艺措施消除 2-6.奥氏体－铁素体钢 类钢扩y区稳定奥氏体元素作用程度足使钢温或高温度具纯奥氏体组织奥氏体－铁素体复相状态其铁素体量及加热温度同较范围内变化 属于类锈钢低碳18－8铬镍钢加钛、铌、钼18－8铬镍钢特别铸钢组织均见铁素体外含铬于14～15％碳低于0．2％鉻锰锈钢（Cr17Mnll）及目前研究已获应用数铬锰氮锈钢等与纯奥氏体锈钢比较类钢优点屈服强度较高抗晶间腐蚀能力较高应力腐蚀敏性低焊接产熱裂纹倾向铸造流性等等缺点压力加工性能较差点腐蚀倾向较易产c相脆性强磁场作用表现弱磁性等所些优点缺点均源于组织铁素体 2-7.奥氏钵－马氏体钢 类钢Ms点低于室温固溶处理奥氏体组织易于形焊接通用两种工艺使发马氏体转变固溶处理经700～800度加热奥氏体析碳化铬转变介稳定狀态Ms点升高至室温冷却转变马氏体；二固溶处理直接冷却至Ms与Mf点间使奥氏体转变马氏体获较高耐腐蚀性能固溶处理至深冷间隔间宜久否则奧氏体陈化稳定作用使深冷强化效应降低经述处理钢再经400～500度效使析金属间化合物进—步强化类钢典型钢号17Cr7NiA1、15Cr－9Ni－A1,17Cr—5Ni－Mo、15Cr-8Ni－MoA1等等类钢称奥氏体－马氏体效锈钢并实际些钢组织除奥氏体马氏体外存同数量铁素体故称半奥氏体沉淀硬化锈钢 类钢50代期发展应用新型锈钢总特点强度高（C达100150）及热强性由于含铬量较低并热处理碳化铬析耐腐蚀性能比标准奥氏体锈钢要低些说类钢高强度牺牲部耐腐蚀性能与其性能（非磁性）情况获目前类钢主要用于航空工业及火箭导弹产面般机械制造应用尚普遍并且类纳超高强度钢系列 锈钢耐蚀性能 腐蚀种类定义 种锈钢許介质具良耐蚀性另外某种介质却能化稳定性低发腐蚀所说种锈钢能所介质都耐蚀 众工业用途锈钢都能提供今满意耐蚀性能根据使用经验看除机械失效外锈钢腐蚀主要表现：锈钢种严重腐蚀形式局部腐蚀（亦即应力腐蚀裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳及缝隙腐蚀）些局部腐蚀所导致失效事例几乎占失效事例半事实失效事故通合理选材予避免 金属腐蚀按机理特理腐蚀、化展开