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浅析不锈钢的性能与组织

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浅析不锈钢的性能与组织

发布日期:2018-03-13 00:00 来源:http://www.beezire.com 点击:

    目前已知的化学元素有100多种,在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说,最常用的元素有十几种,除了组成钢的基本元素铁以外,对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是:碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外,都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。

 

    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。

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    1).各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用 


    1-1。铬在不锈钢中的决定作用

    在不锈钢的合金元素中,铬是最重要的元素。  

    由于铬形成的致密、稳定的Cr2O3薄膜的保护,阻止了介质对金属基体的继续渗入腐蚀。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢,根本的原因是在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。


    1-2。 碳在不锈钢中的两重性 


    碳是钢的主要组成元素,碳在钢中的含量及分布形式决定了钢的组织性能。碳在不锈钢中对组织、力学性能、耐腐蚀性能有很大的影响,可以说是起主导作用的。   

    目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的,大多数不锈钢的含碳量在0.1~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1~0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。 


    1-3。 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。

    镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使不锈钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。 


    1-4. 锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍 


    锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍锰,也是扩大奥氏体区和稳定奥氏体组织的元素,其作用效果相当于镍的1/2。锰对于奥氏体的作用与镍相似。准确来说,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。 


    1-5.不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。 


    1-6.钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 


    1-7.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。 




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