机械工程材料教学课件作者封金祥第７章.ppt

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2019-10-13 发布于广东
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第７章　特殊性能钢７.１　不锈钢７.２　耐热钢７.３　耐磨钢返回７.１　不锈钢能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢；在一些化学介质中（如酸类等），能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。通常情况下，把不锈钢和耐酸钢统称为不锈钢，即不锈钢是指在空气、水、盐水溶液、酸及其他腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的钢。但是不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般都具有良好的耐酸能力。腐蚀是金属制件经常发生的一种现象。金属表面受到外部介质作用而逐渐被破坏的现象称为腐蚀或锈蚀。一般来说，金属腐蚀是有害的，钢的生锈，高温下的氧化，石油管道、化工设备和船舶壳体的损坏都与腐蚀有关。因此，采取必要的措施来提高金属的耐蚀性或耐酸性具有重要意义。下一页返回７.１　不锈钢不锈钢的种类有很多，性能也不同，可大致分为以下几类。（１）按钢中的组织结构分类，一般分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和马氏体不锈钢等。（２）按钢中的化学成分分类，一般分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢以及超低碳不锈钢等。（３）按钢的性能特点和用途分类，一般分为耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢和高强度不锈钢等。（４）按钢的功能特点分类，一般分为低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等。目前，常按照钢的组织结构特点或钢的化学成分特点来分类。上一页下一页返回７.１　不锈钢不锈钢的应用如图７－１所示。１.奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢的成分特点是含碳量很低（ｗＣ＜０.１％），含铬、镍等合金元素较多，典型的１８.８型不锈钢中铬的质量分数为１８％，镍的质量分数为９％，属于铬镍不锈钢的范畴。常用的奥氏体型不锈钢有１２Ｃｒ１８Ｎｉ９和０６Ｃｒ１９Ｎｉ１０Ｎ等。奥氏体型不锈钢可分为铬镍不锈钢和铬锰不锈钢两个系列。铬镍奥氏体型不锈钢在多种腐蚀介质中具有良好的耐蚀性，综合力学性能良好，焊接性能较好，因而在多种化学加工及食品机械领域获得了广泛应用，但铬镍奥氏体型不锈钢本身的强度、硬度不高，不能用于承受重载荷和对耐磨性要求高的场合。上一页下一页返回７.１　不锈钢而铬锰奥氏体型不锈钢中由于氮的固溶强化作用，用于能承受较重的载荷且耐蚀性要求不太高的场合。由于合金元素镍的含量较高，采用固溶处理后（将钢加热到１０５０℃ ～１１５０℃，然后水冷），扩大了γ相区而获得单相奥氏体组织，具有良好的耐蚀性和耐热性，因此奥氏体型不锈钢的耐蚀性高于马氏体型不锈钢。奥氏体型不锈钢还具有高塑性，适合冷加工成形，同时它的焊接性能也较好，不具有磁性，这些都是铁素体型不锈钢和马氏体型不锈钢所没有的宝贵性能，因此广泛应用于在强腐蚀性介质中工作的化工设备和抗磁仪表中。上一页下一页返回７.１　不锈钢２.马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢中碳的质量分数为０.１％～１.２％，铬的质量分数为１２％～１８％，淬火后能得到马氏体组织，因此称为马氏体型不锈钢。马氏体型不锈钢锻造后需退火，以降低硬度，改善切削加工性。在冲压后也需要进行退火，以消除硬化，提高塑性，便于进一步加工。这类钢最后都要经过淬火、回火后才能使用。马氏体型不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接性均比奥氏体型不锈钢和铁素体型不锈钢低，不过它具有较好的力学性能，所以应用广泛。典型的马氏体型不锈钢有１２Ｃｒ１３和９５Ｃｒ１８等。上一页下一页返回７.１　不锈钢含碳量较低的１２Ｃｒ１３、２０Ｃｒ１３用于力学性能较高且有一定耐蚀性的零件，如汽轮机叶片、医疗器械等。含碳量较高的３０Ｃｒ１３、４０Ｃｒ１３等可用于制作医用手术器具、量具、弹簧及轴承等。３.铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢中含碳量较低（ｗＣ＜０.１２％），含铬量为１２％～３０％，属于铬不锈钢。合金元素铬是缩小奥氏体相区的元素，可使钢获得单相铁素体组织，即使从室温加热到９６０℃ ～１１００℃的高温，其组织也不发生显著变化，所以铁素体型不锈钢无法用淬火的方法强化。上一页下一页返回７.１　不锈钢铁素体型不锈钢的耐蚀性、塑性、焊接性均优于马氏体型不锈钢，它具有良好的高温抗氧化性（７００℃以下），特别是耐蚀性较好，但其强度较低，力学性能不如马氏体型不锈钢，塑性不及奥氏体型不锈钢，主要用于对力学性能要求不高，而对耐蚀性要求较高的零件及构件，如硝酸的吸收塔、酸槽管路等，也用于高温下抗氧化的器具，如不锈钢厨具、餐具等。常用的铁素体型不锈钢有三种类型，即Ｃｒ１３型、Ｃｒ１７型和Ｃｒ２７－３０型。常用不锈钢的牌号、化学成分、热处理和用途如表７－１所示。上一页返回７.２　耐热钢耐热钢是在高温下具有良好的化学稳定性和较高强度，能较好地适应高温条件的特殊性能钢。钢的耐热性包括以下两个指标，一是高温抗氧化性，二是高温强度。在高温下能抵抗介质腐蚀并具有一定强度的钢称为抗氧化钢；在高温