不锈钢热处理知识.doc

1、敏化处理：18-8 钢系列的奥氏体不锈钢在 450850（此区间常称为敏化温度）短时间加热，使其具有晶间腐蚀倾向。这是因为碳在奥氏体不锈钢中的溶解度与温度有很大影响。奥氏体不锈钢在经400850的温度范围内（敏化温度区域）时，会有高铬碳化物（Cr23C6）析出，当铬含量降至耐腐蚀性界限之下，此时存在晶界贫铬，会产生晶间腐蚀，严重时材料能变成粉末。该方法一般只在不锈钢晶间腐蚀试验时采用。（2）固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到 1100左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物） 。不同的不锈钢固溶化的温

2、度烧有不同, 304,316 等奥氏体不锈钢一般是 1050,奥氏体-铁素体双相不锈钢要高一点 ,可到 1150.固溶热处理：将奥氏体不锈钢加热到 1100左右，使碳化物相全部或基本溶解，碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物） 。这种热处理方法为固溶热处理。固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的淬火与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体） 。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到 1100。我是搞火电的，回答可能不太全面，谁知道的可以继续补充。在电厂中，奥氏体不锈钢管进行冷弯加

3、工，容易产生形变诱发马氏体相变（很拗口，其实就是产生了马氏体） ，容易引起耐蚀性的下降。ASME 标准规定，当加工量超过一定量时就必须进行固溶处理（3）稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如 Ti 和 Nb） ，在加热到 875以上温度时，能形成稳定的碳化物。这是因为 Ti（或 Nb）能优先与碳结合，形成TiC（或 NbC） ，从而大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量） ，起到了牺牲 Ti（或 Nb）保护 Cr 的目的。含 Ti（或 Nb）的奥氏体不锈钢（如：1Cr18Ni9Ti ，1Cr18Ni9Nb）经稳定化处理后比进行固溶热处理更具有良好的综合机械性能。稳

4、定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如 Ti 和 Nb） ，在加热到 875以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于 Ti 和 Nb 能优先与碳结合，形成 TiC 或 NbC） ，大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量） ，从而起到了牺 Ti 和 Nb 保Cr 的目的。经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的综合机械性能。（4）所以，有晶间腐蚀倾向的奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理不锈钢材料常识1.什么是不锈钢？不锈钢是在普通碳钢的基础上，加入一组铬的质量分数（ wCr ）大于 12% 合金元素的钢材，它在空气作用下能保持金属光泽，也就是具有不生锈

5、的特性。这是由于在这类钢中含有一定量的铬合金元素，能使钢材表面形成一层不溶解于某些介质的坚固的氧化薄膜（钝化膜），使金属与外界质隔离而不发生化学作用。在这类钢中，有些除含较多的铬（ Cr ）外，还匹配加入较多的其他合金元素，如镍（ Ni ），使之在空气中、水中、蒸汽中、都具有很好的化学稳定性，而且在许多种酸、碱、盐的水溶液中也有足够的稳定性，甚至在高温或低温环境中，仍能保持其耐腐蚀的优点。 2.不锈钢分类方法有几种？按主要化学组成分铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等；也可以以性能特点分成耐酸不锈钢和耐热不锈钢等；通常以金相组织进行分类。按金相组织分为：铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈

6、钢、奥氏体 铁素体(AF)型双相不锈钢、奥氏体 马氏体(AM)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。 (1) 铁素体型不锈钢 F 铁素体具有磁性，它的内部显微组织为铁素体，其铬的质量分数在 11.5%32.0% 范围内。但是碳的含量极低 0.2%,不可淬火。随着铬含量的提高，其耐酸性也提高，加入钼（Mo）后，则可提高耐酸腐蚀性和抗应力腐蚀的能力。 (2) 马氏体型不锈钢 M 其显微组织为马氏体，马氏体不锈钢同样也具有磁性，这类钢中铬的质量分数为 11.5%-18.0% 但碳的质量分数最高达 0.6% 。碳含量增高，提高了钢的强度和硬度。在这类钢中加入的少量镍可以促使生成马氏体，同时又能提高其

7、耐蚀性。这类钢具有一定的耐蚀性和较好的热稳定性以及热强性，可以作为温度低于 700 以下长期工作的耐热钢使用。它广泛用来制造对韧性和冲击韧度要求较高的零件，如汽轮机的叶片、内燃机排气阀和医疗器械。 (3) 奥氏体型不锈钢 F 其显微组织为奥氏体，它是在高铬不锈钢中（1726%）添加适当的镍（镍的质量分数为 8%-25%）而形成的，具有奥氏体型不锈钢不能利用热处理使晶粒细化，也不能经过淬火来提高其硬度。这类钢的冷加工硬化程度高，通常没有磁性，经过冷作可在钢内析出少量铁素体或马氏体的组织，会出现少量磁性。奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采

8、用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度 15800 范围内增大较快，温度进一步降低时则变化缓慢，而屈服强度有增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。 (4)其他特殊材料的应用领域开发出特殊材料。例如:所说的奥氏体一铁素体型双钢,其显微组织为奥氏体加铁素体。它含有 18-25% 的铬， 4-7% 的镍以及 4% 的钼。镍、镍 - 铜、镍 - 铬以及其他以镍 - 铬为基础的特殊不锈钢也属于此类。此类特殊材料具有特殊的特性，有固定的材料名称，

9、如ronifer,Nikrofer,AIIoy,ferrotherm,HasteIIoy,IncoIoy,InconeI,MoneI 。这些材料也有属材料号及其化学成份。3.中国与世界各地区不锈钢钢号近似对照 美 国 No. 中 国 GB 中国台湾 GNS 日 本 JIS 韩 国 KS 印 度 IS ASTM UNS 加 拿 大 CSA 墨 西 哥 DGN 澳 大 利 亚 AS 奥氏体型不锈钢 1 1Cr17Mn6Ni5N 201 SUS201 STS201 10Cr17Mn6N4N 20 201 S20100 201 - 201-2 2 1Cr18Mn8Ni5N 202 SUS202 STS

10、202 202 S20200 202 - - 3 1Cr17Ni7 301 SUS301 STS301 10Cr17Ni7 301 S30100 301 - 301 4 1Cr18Ni9 302 SUS302 STS302 302 S30200 302 302 302 5 Y1Cr18Ni9 303 SUS303 STS303 303 S30300 303 303 303 6 Y1Cr18Ni9Se 303Se SUS303Se STS303Se 303Se S30323 303Se 303Se - 70Cr19Ni9 (0Cr18Ni9) 304 SUS304 STS304 07Cr18Ni

11、9 304 304II S30400 304 304 304 800Cr19Ni10 (00Cr18Ni10) 304L SUS 304L STS 304L 02Cr18Ni11 304L S30403 304L - 304L 9 0Cr19Ni19N 304N1 SUS304N1 STS 304N1 - 304N S30451 - - - 10 0Cr19Ni10NbN 304N2 SUS304N2 STS304N2 - XM21 S30452 - - - 11 00Cr18Ni10N 304LN SUS304LN STS304LN - 304LN S30453 - - - 121Cr18N

12、i12 (1Cr18Ni12Ti) 305 SUS305 STS305 - 305 S30500 305 305 - 13 0Cr23Ni13 309S SUS309S STS309S - 309S S30908 309S 309S - 140Cr25Ni20 (1Cr25Ni20Si2) 310S SUS310S STS310S - 310S S31008 310S 310S 310S 15 0Cr17Ni12Mo2 316 SUS316 STS316 04Cr17Ni12Mo2 316 S31600 316 316 316 16 0Cr18Ni12MoTi - - 04Cr17Ni12Mo

13、2Ti 20 316Ti S31635 - - 316Ti 17 00Cr17Ni14Mo2 316L SUS 316L STS 316L 02Cr17Ni12Mo2 316L S31603 316L - 316L 18 0Cr17Ni12Mo2N 316N SUS 316N STS316N - 316N S31651 - - - 19 00C 17Ni13Mo2N 316LN SUS316LN STS316LN - 316LN S31653 - - - 20 0Cr18Ni12Mo2Cu2 316J1 SUS316J1 STS316J1 - - - - - - 21 00Cr18Ni14Mo

14、2Cu2 316J 1L SUS316J 1L STS316J 1L - - - - - - 22 0Cr19Ni13Mo3 317 SUS317 STS317 - 317 S31700 317 317 317 23 1Cr18Ni12MoTi - - - - - - - - - 304 不锈钢； C0.08 Cr 18.020.0 Ni8.0010.50 屈服强度（N/mm2）205 抗拉强度 520 延伸率（%）40 硬度 HB 187 HRB90 HV 200 密度 7.93 gcm-3 比热 c(20)0.502 J(gC)-1 热导率 /W(m)-1 (在下列温度/) 20 100

15、500 12.1 16.3 21.4 线胀系数 /(10-6/) (在下列温度间/) 20100 20 200 20300 20400 16.0 16.8 17.5 18.1 电阻率 0.73 mm2m-1 熔点 13981420 316L 不锈钢 C0.03 Ni12.0015.00 Mo 175 Mn=2.0 Si=1.0 Cr16-18 Mo1.8-2.5 S=0.030 P=0.035 屈服强度（N/mm2）480 抗拉强度延伸率（%）40 硬度 HB187 HRB90 HV200 密度 7.87 gcm-3 比热 c(20)0.502 J(gC)-1 热导率 /W(m)-1 (在下列

16、温度/) 100 300 500 15.1 18.4 20.9 线胀系数 /(10-6/) (在下列温度间/) 20100 20 200 20300 20400 20500 16.0 17.0 17.5 17.8 18.0 电阻率 0.71 mm2m-1 熔点 13711398回答1） 现在最常用的两种不锈钢 304，316（或对应于德/欧标的 1.4308,1.4408） ，316与 304 在化学成分上的最主要区别就是 316 含 Mo，而且一般公认，316 的耐腐蚀性更好些，比 304 在高温环境下更耐腐蚀。所以在高温环境下，工程师一般都会选用316 材料的零部件。但所谓事无绝对，在浓硫

17、酸环境下，再高温度也千万别用 316！不然这事可就出大了。学机械的人都学过螺纹，还记得为了防止在高温情况下螺纹咬死，需要涂抹的一种黑乎乎的固体润滑剂吧：二硫化钼（MoS2 ）, 从它就得出了 2 点结论不是：1Mo 确实是一种耐高温的物质（知道黄金用什么坩埚熔吗？钼坩埚！） 。2：钼很容易和高价硫离子反应生成硫化物。呵呵，所以没有任何一种不锈钢是超级无敌耐腐蚀的。说到底，不锈钢就是一块杂质（不过这些杂质可都比钢更耐腐蚀）较多的钢，是钢就可以和别的物质反应。2） 304 及 316 表示的是不锈钢 第一个数字 3 表示钢类为镍铬奥氏体钢 后两位数字表示序号 具体钢材成分可见ASME 锅炉及压力容

18、器规范 II 材料 A 篇铁基材料 （上册）P434316 和 317 不锈钢（317 不锈钢的性能见后）是含钼不锈钢种。317 不锈钢中的钼含量略高明于 316 不锈钢.由于钢中钼，该钢种总的性能优于 310 和 304 不锈钢，高温条件下，当硫酸的浓度低于 15和高于 85时，316 不锈钢具有广泛的用途。316 不锈钢还具有良好的而氯化物侵蚀的性能，所以通常用于海洋环境。316L 不锈钢的最大碳含量 0.03,可用于焊接后不能进行退火和需要最大耐腐蚀性的用途中。耐腐蚀性耐腐蚀性能优于 304 不锈钢，在浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀的性能。而且 316 不锈钢还耐海洋和侵蚀性工业大

19、气的侵蚀。 耐热性 在 1600 度以下的间断使用和在 1700 度以下的连续使用中，316 不锈钢具有好的耐氧化性能。在 800-1575 度的范围内，最好不要连续作用 316 不锈钢，但在该温度范围以外连续使用 316 不锈钢时，该不锈钢具有良好的耐热性。316L 不锈钢的耐碳化物析出的性能比 316 不锈钢更好，可用上述温度范围。热处理在 1850-2050 度的温度范围内进行退火，然后迅速退火，然后迅速冷却。316 不锈钢不能过热处理进行硬化。焊接316 不锈钢具有良好的焊接性能。可采用所有标准的焊接方法进行焊接。焊接时可根据用途，分别采用316Cb、316L 或 309Cb 不锈钢填

20、料棒或焊条进行焊接。为获得最佳的耐腐蚀性能，316 不锈钢钢的焊接断面需要进行焊后退火处理。如果使用 316L 不锈钢，不需要进行焊后退火处理。典型用途 纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料。3） 奥氏体不锈钢中的碳在奥氏体晶粒中的溶解度与温度有很大关系。奥氏体不锈钢在 400850 的温度范围内（敏化温度区域）时使用，会有高铬碳化物（Cr23C6）在晶界析出，导致奥氏体晶界的铬含量降低，从而导致晶界区域的耐蚀性降低，因此奥氏体不锈钢一般存在晶间腐蚀倾向。为了防止奥氏体不锈钢的晶间腐蚀，因此对奥氏体不锈钢应进行固溶热处理或稳定化处理。固溶热处理：将奥

21、氏体不锈钢加热到 1050以上，使碳化物相全部或基本溶解在奥氏体晶粒中，即碳固溶于奥氏体中，然后快速冷却至室温，使碳达到过饱和状态（碳已经稳定了，没有能力和机会与铬形成高铬碳化物） 。这种热处理方法为固溶热处理。固溶热处理中的快速冷却似乎象普通钢的淬火，但此时的淬火与普通钢的淬火是不同的，前者是软化处理，后者是淬硬（形成马氏体） 。后者为获得不同的硬度所采取的加热温度也不一样，但没到 1050。稳定化处理：为避免碳与铬形成高铬碳化物，在奥氏体钢中加入稳定化元素（如 Ti 和 Nb） ，在加热到 875以上温度时，能形成稳定的碳化物（由于 Ti 和 Nb 能优先与碳结合，形成 TiC 或NbC）

22、 ，大大降低了奥氏体中固溶碳的浓度（含量） ，从而起到了牺 Ti 和 Nb 保 Cr 的目的。经稳定化处理比进行固溶热处理的奥氏体不锈钢，具有更好的性能。注意稳定化处理的不锈钢和固溶处理的不锈钢牌号是不同的。经过稳定化处理的不锈钢国内一般使用 321，固溶处理的不锈钢国内一般使用 0Cr18Ni9。稳定化处理。一般是在固溶处理后进行，常用于含 Ti、Nb 的 18-8钢，固处理后，将钢加热到 850880保温后空冷 ，此时 Cr 的碳化物完全溶解，脱而钛的碳化物不完全溶解，且在冷却过程中充分析出，使碳不可能再形成铬的碳化物，因而有效地消除了晶间腐蚀。是针对含 Ti 或 Nb 的奥氏体不锈钢而言

23、的。一般在奥氏体不锈钢中加入与 C 的亲和力较大的 Ti 或 Nb，从而消除晶界的贫 Cr 区，避免晶间腐蚀的发生。但奥氏体不锈钢经过固溶处理（目的是形成均一的奥氏体组织，从而提高不锈钢的耐酸蚀能力）后，Ti 或 Nb 和 Cr 都溶入了奥氏体中，以后在经受 400-800温度范围内的加热后，因为 Ti 或 Nb 的含量很少，而且扩散速度又慢，所以 Cr 碳化物的析出仍然优先，所以Ti 和 Nb 起不到防止贫 Cr 的作用。因此一般进行稳定化处理，就是在固溶处理后进行一次类似正火的处理，温度需要在 Cr 碳化物的溶解温度之上，Ti 或 Nb 碳化物的溶解温度之下，而且又是 Ti 或 Nb 析出强烈的温度范围。4）