不锈钢基础知识30959.doc

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1、第一章不锈钢基础知识1.不锈钢发展简史不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。在冶金学和材料科学领域中，依据钢的主要性能特征，将含铬量大于12%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称为不锈钢。狭义的不锈钢是指在大气中不容易生锈的钢。广义的不锈钢指在特定条件下的酸、碱、盐中耐蚀的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于钢的表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成，这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的提高而增加，当铬含量≥10%时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。所以通常称不锈钢是铬含量为12%以上的铁基合金

2、。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度围的强韧性等系列特点，所以在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械等方面得到广泛的应用。通常对在大气、水蒸汽和淡水等腐蚀性较弱的介质中具有不锈性和耐腐蚀性的钢种称不锈钢；对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称耐酸钢。两个钢类因成分上的差异而导致了它们具有不同的耐蚀性，前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不锈性。为了了解不锈钢发展的历程，有必要追溯到本世纪初期。大约在1910年左右，在世界上的一些地方出现了对新材料需求的危机，这种对材料需求的动力使得人们发明了不锈钢，并使其得到了飞

3、速发展。在英格兰的希菲尔德，H.Brearly希望发明一种新型材料用来制作存放重型枪支的桶，这种桶要求必须耐磨损和擦伤。他经过调查发现在合金材料中加入高含量的铬元素，这种材料就不容易被刻伤。这个重大发现使他获得了专利，即钢中加入9－16％的铬，并且碳含量小于0.70％，第一代不锈钢诞生了。这些不锈钢最初用于不锈钢餐具，而如今普通碳钢已经取代不锈钢在餐具领域的应用。几乎与此同时，在德国埃森的B.Strauss发现了一种适合用于热电偶和高温计的保护管的材料。在许多铁基合金中，他发现了含有高含量铬的铁－铬－镍合金。含有超过20％含量Cr的合金样品被发现在实验室里即使放置很长时间也不会生锈。这个

4、发现开发出了含有0.25％碳，20％铬和7％镍的钢，即最初的奥氏体不锈钢。在英格兰和德国人致力于研究不锈钢的同时，F.M.Becket正在美国的尼亚加拉大瀑布潜心研究希望发现一种便宜且耐氧化的材料，用于温度高达1200°C的推式炉的推槽。他发现至少需要20%的铬才能达到阻止氧化的目的。这就是开发出耐热钢的起源。然而，直到二次世界大战结束后，冶炼工艺技术的发展才使得现代不锈钢得到发展和广泛传播。我国不锈钢生产起步较晚，工业化生产开始于1952年，采用原联标准，在50年代末至60年代初，是我国不锈钢工业的初创时期，在此期间，在消化引进技术的同时，开始研究我国锈钢生产和使用过程中暴露出的重大质

5、量问题，如研究了钛稳定化奥氏体不锈钢的钛碳比、热处理制度对晶间腐蚀行为的影响；研究了Crl7型、Cr25型铁素体不锈钢的冶金生产工艺，稀土元素以及热处理制度与其性能之间的关系；提出了马氏体不锈钢裂纹和发纹的成因及解决措施等。同时，为节约贵重金属镍，开展了以锰代镍的开发和仿制工作。1956年首先仿制了1Cr18Mn8Ni5N(AISI204),在此基础上，先后开发了1Crl8Mn8Ni5Mo3N、0Cr18Mn14N和1Cr25Mn5N等。60年代初开始生产0Cr21Ni5Ti，0Cr21Ni5Mo2Ti双相不锈钢并研制沉淀硬化型不锈钢。60年代中期为满足石油化工和核燃料工业对超低碳不锈钢

6、的需要，在电弧炉中首次冶炼成功超低碳奥氏体不锈钢。60年代后半期，曾开展了无镍铬不锈钢的研究，但由于大截面钢材热处理后易于炸裂等原因而没有商品化。70年代初期，我国开始仿制18-5型双相不锈钢00Crl8Ni5Mo3Si2(3RE60)，为了改进双相钢的焊后性能，进而发展了既含氮又含铌的18-5型双不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2Nb。与此同时研制了Cr26型双相不锈钢00Cr26Ni6Mo2Ti和00Cr26Ni24Mo4.5Cu、高硅耐浓硝酸腐蚀的不锈钢、马氏体时效不锈钢、耐强氧化性硝酸腐蚀的00Cr25Ni20Nb、硫钙复合易切削不锈钢等，并取得重要成果。80年代初，我国开始“

7、六五”计划。此时，自1973年开始研制的AOD和VOD精炼不锈钢装备开始投入使用，可以采用高碳铬铁冶炼超低碳不锈钢，解决了电弧炉冶炼成本高和生产难度大等技术难题。根据精炼装备的特点，开展了超低碳不锈钢和高纯铁素体不锈钢的精炼工艺、工艺性能、力学性能以及耐蚀性能的研究，提出适用于不同钢种的精炼工艺。不锈钢钢锭的年产量开始突破10万t，并向20万t迈进，此时双相不锈钢的研究和应用取得重大进展。1986-1990年是我国不锈钢生产、科研取