不锈钢中添加的主要合金元素是什么(不锈钢中添加的主要合金元素是什么)

故障问答 2024-05-20 01:56:34 rongda
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铬是不锈钢都含有的元素,铬是铁素体形成元素。铬的主要作用是耐腐蚀,从图1中可以看出在钢中添加铬对腐蚀性的影响。当铬含量达到12%时,在大气环境下或在氧化性介质中铬可以自发形成一种稳定的、透明的、极薄的钝化膜来阻止腐蚀,基本上不会生锈,较高的合金含量可通过强化薄膜和快速自我修复薄膜来提高抗腐蚀性。不锈钢铬含量上限为30%。

1 铬含量对钢的大气腐蚀的影响 (在距海边250m的海洋环境中放置52个月)

镍是稳定奥氏体的元素,镍可将奥氏体降低范围扩大到低温区。从图2可以看出镍的作用,在图中斜线以上所示温度下奥氏体是稳定的,在这条线以下,铁素体和马氏体都具有稳定的晶体结构。镍可提高韧性和延展性,使之更易于加工、制造和焊接,增强抗酸的腐蚀能力,保持钝化膜的能力及在腐蚀介质中的抗蚀能力。

2 加入镍对铁 铬合金的影响

钼可提高钝化膜的强度,增强耐局部腐蚀性,如点蚀、缝隙腐蚀,特别是在卤盐或海水中有氯离子的情况下。钼也可提高对氯化物应力腐蚀断裂的抵抗能力。利用固溶强化的方法,钼可提高奥氏体牌号的高温强度和马氏体牌号的抗回火能力。

锰类似于镍,当添加锰或用锰替代镍时,都会提高不锈钢的强度。

氮是稳定奥氏体的元素,可提高强度,在奥氏体及双相不锈钢中可增强耐点蚀及缝隙腐蚀能力并减少金属间相(?)在高温或焊接时析出的机会。

钛、铌能优先与碳和氮结合形成碳化物和氮化物,改善高温强度性能并阻止铬的碳化物的形成,防止晶间腐蚀。铌可提高高温蠕变断裂强度。

硅、铝可改善抗氧化性能,硅还可阻改善铸造特性。

铜可提高对稀酸特别是对硫酸的抗酸能力,加入3%~4%铜具的低的加工硬化率,易于成形。析出铜离子化有灭菌作用。

硫、硒和铅可改善机械切削性能,但会降低耐腐蚀能力。

铈、镱、镧可提高抗氧化性。 空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种铁基高合金钢,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。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。

不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(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水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,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。

实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的,当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时,它们的影响要比单独存在时复杂得多,因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用,而且要注意它们互相之间的影响,因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。

  1、铬在不锈钢中的决定作用:决定不锈钢性属的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明: ①铬使铁基固溶体的电极电位提高 ②铬吸收铁的电子使铁钝化 钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多,主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

2、镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有含镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时,含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。 基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

3、碳在不锈钢中的两重性: 碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30倍),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成-系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐烛性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。认识了这一影响的规律,我们就可以从不同的使用要求出发,选择不同含碳量的不锈钢。在不锈钢高温应用环境下,较高C含量容易引起不锈钢的敏化,造成不锈钢的高温强度下降,在高温环境下,必须保证不锈钢中的碳含量较低或者添加Ti、Nb等元素来防止晶间腐蚀。

4、氮在不锈钢中的作用:

氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的程度比镍还要大。例如,欲使含18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。与碳相同,氮与铬形成-系列复杂的碳化物,容易造成不锈钢的晶间腐蚀。

5、锰和可以代替铬镍不锈钢中镍 铬镍奥氏体钢的优点虽然很多,但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20%以下的热强钢的大量发展与应用,以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大,而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区,因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域(如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等)中,特别是镍的资源比较缺乏的国家,广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践,在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。 锰对于奥氏体的作用与镍相似,锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一。 6、不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。 7、钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 8、其他元素对不锈钢的性能和组织的影响 以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响,除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外,不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素,如硅、硫、磷等.也有的是为了某些特定的目的而加入的,如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说,这些元素相对于已讨论的九种元素,都是非主要方面的,虽然如此,但也不能完全忽略,因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。 硅是形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。 钴作为合金元素在钢中应用不多,这是因为钴的价格高及其在其它方面(如高速钢、硬质合金、钴基耐热合金、磁钢或硬磁合金等)有着更重要的用途。在一般不锈钢中加钴作合金元素的也不多,常用不锈钢如9Crl7MoVCo钢(含1.2-1.8%钴)加钴,目的并不在于提高耐腐蚀性能而在于提高硬度,因为这种不锈钢的主要用途是制造切片机械刃具、剪刀及手术刀片等。 硼:高铬铁素体不锈钢Crl7Mo2Ti钢中加0.005%硼,可使在沸腾的65%醋酸中的耐腐蚀性能提高。加微量的硼(0.0006~0.0007%)可使奥氏体不锈钢的热态塑性改善。少量的硼由于形成低熔点共晶体,使奥氏体钢焊接时产生热裂纹的倾向增大,但含有较多的硼(0.5~0.6%)时,反而可防止热裂纹的产生。因为当含有0.5~0.6%的硼时,形成奥氏体-硼化物两相组织,使焊缝的熔点降低。熔池的凝固温度低于半溶化区时,母材在冷却时产生的张应力,由处于液态.固态的焊缝金属承受,此时是不致引起裂缝的,即使在近缝区形成了裂纹,也可以为处于液态-固态的熔池金属所填充。含硼的铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的用途。 磷:在一般不锈钢中都是杂质元素,但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著,故含量可允许高一些,如有的资料提出可达0.06%,以利于冶炼控制。

硫和硒:在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2~0.4%的硫,可提高不锈钢的切削性能,硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能,是因为它们降低不锈钢的韧性。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能,所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。 稀土元素:稀土元素应用于不锈钢,目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素,可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体-铁素体不锈钢中加0.02~0.5%的稀土元素(铈镧合金),可显著改善锻造性能。曾有一种含19.5%铬、23%镍以及钼铜锰的奥氏体钢,由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件,加稀土元素后则可轧制成各种型材。

铬-镍奥氏体不锈钢在450~800℃温度区加热,常发生沿晶界的腐蚀破坏,称为晶间腐蚀。一般认为,晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出。造成晶界处奥氏体贫铬所致。防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各种元素按与碳的亲和力大小排列,顺序为:Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。钛..

本周(10月3日10月9日)伦敦LME综合镍收盘13150美元/吨,较上周下跌2075美元,库存减少786吨。本周伦镍行情单边下跌,势如破竹,盘中最低下探至12650美元,最高上摸15525美元。本周是十一国庆长假后的第一周,虽然上周五美国众议院在经过一波三折的表决后最终通过7000亿美元的援助金融..

不锈钢在国外已经被大量应用于建筑内外管道,一般使用两个不锈钢钢种:304 和 316。不锈钢相对其它材质管道,有以下优点: -耐腐蚀性佳 -坚固且延展性好 -易于成型和焊接 -不受水流速的限制,最大流速可达 30 米/秒 -适用于各种饮用水化学成份 -维修量小,所以寿命周期成本低..

409L是400系不锈钢中的典型代表,该钢种低碳含钛,并含有11%左右的Cr,一般用作耐热钢。该钢种有优秀的加工性和焊接性,拥有适当的高温特性和常温耐腐蚀性,主要用途是耐热设备的原料。 409L的特性使它广泛应用于汽车排气管部件、热交换器、耐热设备,同时也可以应用于低级西餐具,电子部件。经硬态处理过..

1、产品特性 LZ 30J5是利用Mn及Cu来取代Ni的节镍型奥氏体不锈钢,且具有同304钢种相近的机械性能和耐腐蚀性。 此钢种将作为普通304的替代钢种,且相比传统的304有着相近的性能和价格优势。 2、产品用途 LZ 30J5可适用下列产品用途: A. 食品加工类:餐具,厨房用具。 B. 装饰类..

不锈钢是由哪些成分组成的?

不锈钢大致的成份是铁与铬还有碳等原素所组合而成的。另外,家用品不锈钢可大分为 430、304 (18-8)、18-10三个等级。★ 430不锈钢 :钢+12%以上的铬可以防止自然因素所造成的氧化,称之为不锈钢,在jis的代号为430号,因此又称为430不锈钢。但430不锈钢无法抵抗空气中的化学物质所造成的氧化,因空气中的酸性化学物质愈来愈多,所以430不锈钢不常使用一段时间后,仍会因非自然因素而有氧化(生锈) 的情况★ 304不锈钢 :钢+18%铬+8%镍→可以抗化学性的氧化,这种不锈钢在jis代号中为304号,因此称之为304不锈钢,因其比例为18%铬与8%镍,因此又称为18-8不锈钢。台湾俗称为「白铁」★ 18-10不锈钢 :但空气中的化学成分愈来愈多,有些污染较严重的地方连304都会有生锈的情况;所以有的高级用品如:牛头牌锅具及一些日本制品,会用10%的镍来制作,以使其更耐用更抗蚀,这种不锈钢称为18-10不锈钢,这三种不锈钢,最简单的分辨方式为:用磁铁吸底部,吸得住的是430,吸不住的是304与18-10。但304锅子的锅缘、或是汤匙的前后端,有时会吸得住,是因为抛光所产生的磁性。通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(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水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,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。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。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范围内的强韧性等系列特点,所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。

奥氏体不锈钢

在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时,具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通过冷加工进行强化。如加入S,Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用。

铁素体不锈钢

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。

奥氏体--铁素体双相不锈钢

是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。

马氏体不锈钢

通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。

铁:不锈钢的基本组成元素;

碳:碳在不锈钢中具有两重性,一方面稳定奥氏体元素,机械方面提高强度。另一方面,含碳量增加,与碳形成的碳化物的铬越多,可以显著降低钢的耐腐蚀性。

铬:是构成不锈钢的基本元素,决定了不锈钢耐腐蚀性,通过表面形成的富铬氧化膜,保护钢免受氧化侵蚀。

镍:铬与镍共同作用,可以使不锈钢耐腐蚀。在含铬18%的钢中加入9%的镍,可以使不锈钢获得奥氏体组织,提高钢的耐腐蚀性。

钼:显著提高含氯离子的介质及有机酸中的耐腐蚀性能力。

硅和铝:提高铬钢的抗氧化性能,含5%的铬及1%的钢,抗氧化能力可以与12%的铬钢相等。

硼:奥氏体不锈钢中加入微量的硼,可使钢的热态塑性改善,提高钢的热强性。

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