清远304不锈钢板.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流清远304不锈钢板.精品文档.普通纯铁素体型焊接接头的晶间腐蚀机理与奥氏体型不锈钢焊接接头晶间腐蚀的机理相同，均认为符合贫铬理论。铁索体型不锈钢一般在退火状态下焊接，其组织为固溶微量碳和氮的铁索体及少量均匀分布的碳和氮的化合物，组织稳定，耐蚀性较好。当焊接温度高于950C时，碳、氨的化合物逐步溶解到铁索体相之中，得到碳、氮过饱和固溶体。由于碳4、氨在铁素体中的扩散速度比在奥氏体中快得多，在焊后冷却过程中，甚至在淬火冷却过程中，都来得及扩散到晶界区。加之晶界的碳、氮的浓度较高于晶内，故在晶界上沉淀出(CrFe) 23C6碳化物和Ci2N氮化物。

2、由于铬的扩散速度慢，导致在晶界上出现贫铬固溶区。在腐蚀介质的作用下即会出现晶间腐蚀。由于铬在铁索体中的扩散比在奥氏体中快，故为了克服焊缝高温区的贫铬带，只需在700 - 900短时间保温，即可使过饱和的碳和氮能完全析出，而铬又来得及补充到贫铬区，从而恢复到原来的耐蚀性。若在600较长时间保温或焊接接头自900以上缓慢冷却，使碳、氮化物充分析出，达到或接近钢材退火状态下固溶的碳和氮含量的平衡值时，仍能保持其耐蚀性。 超高纯度高铬铁索体不锈钢也有产生晶间腐蚀倾向。其腐蚀机理与奥氏体不锈钢晶间腐蚀一样，虽有多种说法，但仍可以被公认的贫铬理论来解释。 热处理对超高纯度高铬铁素体不锈钢(OOCr26Mo

3、I)晶间腐蚀率的影响见表7-1-1。从表中可知：该钢从1100水淬与普通高铬铁索体不锈钢不同，腐蚀率很低，不产生晶间腐蚀，晶界上没有高铬碳、氨化物析出，而在1100空冷，腐蚀率很高，晶界上析出了大量的高铬碳和氮化物，有晶间腐蚀。经110030min水淬的试件，然后分别进行15 min保温和900min的水淬，晶界上均有高铬碳、氮化物析出，但腐蚀率比1100空冷低，且没有晶间腐蚀。说明晶界上析出的高铬碳、氨化物与晶间腐蚀没有相对关系。腐蚀介质为硫酸铁一硫酸溶液。 超高纯度高铬铁索体不锈钢主要化学成分有Cr、Mo和C、N。其中C+N总含量不等，都存在一个晶间腐蚀的敏化临界温度区，即超过或低于此区域

4、不会产生晶间腐蚀。同时还有一个临界敏化时间区即在这个区时间之前的一段时间，即使在敏化临界温度区也不会产生晶间腐蚀。由此可知超高纯度高铬铁索体不锈钢必须满足既在敏化临界温度区，又在临界敏化时间区内才有可能产生晶间腐蚀。例如，C+O总的体积分数为10610-6的26Cr合金，其敏化临界温度区为475 - 600C。由于C+N总含量很低，在600C以上温度，晶界上没有足够能引起贫铬和增加腐蚀率的富铬碳、氧化物沉淀，又由于其离开临界敏化时间区很远，该合金由950C和1100水淬或空冷，虽说冷却过程中都经过敏化临界温度，但仍可保持良好的耐蚀性。C+N总含量的提高，不仅扩大了敏化临界温度的区域，同时临界敏

5、化时间区也朝前移动，即形成晶间腐蚀的时间提前了。通常超高纯度高铬铁索体不锈钢在固溶状态下焊接，例如C+N总的质量分数为15010-6的26MoI钢的焊接接头，其晶间腐蚀发 生在稍离焊缝的热影响区的敏化区。有资料提出，这类钢的C+N总的质量分数至少要低于6010-6，才能避免敏化。 无论普通纯度高铬铁索体型不锈钢，还是超高纯度的铁索体型不锈钢焊接接头的晶间腐蚀倾向都与其合金元素的含量有关。随着钢中碳和氮的总含量降低，晶间腐蚀的倾向减少。铬含量的提高，自身的扩散速度加快，碳和氮扩散速度降低，总的效果是敏化区推向更长的时间和较低的温度，即高铬铁索体不锈钢引起晶间腐蚀的敏感性要低于低铬铁索体不锈钢。钼

6、可以降低氮在高铬铁索体不锈钢的扩散速度，有助于临界敏化时间向后移动较长的时间，因此含有钼的高铬铁索体不锈钢具有较高的抗敏化性能。合金元素钛和铌为稳定化元素，能优先于铬和碳、氮形成化合物，可避免贫铬区的形成。提高其抗晶间腐蚀能力。但要求钛的含量为碳和氮总含量的6-8倍，铌的含量为碳和氮总含量的8- 11倍，才能达到效果。钛不仅可以改善焊接热影响区的晶间腐蚀倾向，同时还可以稳定铁素体，防止出现马氏体组织。 Cr13型不锈钢淬火后，大量的铬、碳保留在基体组织马氏体内，不仅硬度高，耐腐蚀性能也很好。但是淬火马氏体是一种内应力很高的不稳定的组织，必须及时进行回火。否则，会引起开裂。淬火后至入炉回火这段放

7、置时间，最好不要超过8h卜些尺寸较大，形状较复杂的零件，淬火后应立即进行回火。 3Cr13、4Cr13钢主要是用来制造外科刀具、医疗器械、特殊弹簧等，不但要求耐腐蚀，还要求有较高硬度，所以通常采用200 - 300的低温回火。回火后获得回火马氏体组织，淬火应力得以消除，析出的碳化物很少，大量的铬、碳仍在固溶体马氏作中，钢的耐蚀性、硬度、强度都很高。3Cr13钢回火后的硬度HRC484Cr13钢回火后的硬度HRC50。 OCr13、1Cr13、2Cr13钢主要用来制造汽轮机叶片、家用器皿、家用电器、建筑装饰材料等，需要有较高的综合机械性能，冲击韧性与强度要有较好的配合，所以通常采用650 -75

8、0的高温回火。高温回火以后，淬火马氏体分解为回火索氏体，不仅强度、塑性、韧性有较好的配合，而且也保持了高的耐腐蚀性能。 Cr13型钢含有大量的铬，抗回火性较高，为了获得比较稳定的回火状态，使淬火应力消除较彻底，回火时间应该比一般钢长一些，保温时间为2 - 4h。 铬加剧了Cr13型钢的第二类回火脆性。例如，2Cr13钢回火后空冷，冲击韧-性值只有43- 48J/cm2，但若在油中快冷，冲击韧性值则为80 -100J/cm2，相差一倍多。所以马氏体型不锈钢回火后应快冷，通常是在油中冷却。为了消除油冷后形成的新的热应力，可补充进行一次200保温2h的低温回火。 表中数据显示，含铬置超过20%时，钢

9、的腐蚀速度极小。 镍的作用，是扩大奥氏体区域，当含镍量达8%时，钢的马氏体转变点(Ms)可降至室温以，使其在常温时具有奥氏体组织。这不但使钢具有耐强酸的抗蚀性能，还有许多宝贵的机械性能，如良好的冷变形性能、焊接性能、高的冲击韧性、没有磁性等等。 碳对不锈钢的耐蚀性能是不利的，因为它与铬生成碳化铬，主要是Cr23 C6。按原子量计算，碳与铬的质量比为1:17，即钢中有17倍于碳的铬生成碳化铬。这样就不可避免地消耗了铬量，使固溶入a- Fe中的铬量减少。含碳量越高，消耗的铬量就越多，固溶的铬量就越少。而且铬碳化合物是沿晶界析出的，使晶界附近的基体严重贫铬，含铬量低于12%，晶界区域电极电位急剧下降

10、，造成沿晶界发展的所谓“晶界腐蚀”。从抗腐蚀的角度看，不锈钢含碳量越低越好。但是从使用的角度看，一些不锈钢制品，如外科手术刀具、弹簧、仪器构件等，又需要有一定的硬度、强度，所以含碳量又不能太低，如3Cr13、4Cr13含碳量就较高。 不锈钢小型零件如钟表轴、刀片、锯齿等批量生产中难于在淬火的传送机构上做到快速准确和均匀的移动，就位和精确地控制短暂加热，易于发生过热，过烧。脉冲淬火就是为了解决这些问题而发展起来的。 脉冲表面淬火是大能量脉冲电流在极短的时间内把工件表面或局部奥氏体化，然后依靠自冷或外界冷却。现在已由单一脉冲淬火工艺发展了脉冲金属溶渗和涂层复合硬化等新工艺，在工艺控制上已发展了自动

11、化的微机控制、检测、全面管理等。 1脉冲表面淬火特点 脉冲感应加热的原理与普通感应加热相同。脉冲淬火特点是，独特的高密度加热，使用27. 12MHz的超高频脉冲电流的脉冲淬火尤为突出。当加热功率密度如比功率从普通高频感应加热的200y/CFri2提高到1 - lOky/crri2（大功率脉冲感应加热），甚至10 - 30kW/cm2（超高频脉冲感应加热）时，其加热速度可达104 - 106qC/S。因此，加热奥氏体化后碳化物开始溶解，完全溶解及奥氏体均匀化温度都是加热速度的函数。速度越快，各相变温度越高，所以加热温度一般应比普通加热为高。 脉冲表面淬火的零件几乎不变形、晶粒非常细小、硬度则大幅

12、度提高。耐磨性、断裂韧性及抗疲劳性能等也都能显著提高。 2脉冲淬火的加热方法 脉冲淬火加热方法很多，如高频（包括超高频）脉冲感应加热、脉冲电源直接加热、电子束和激光脉冲加热等，目前普遍应用的是高频脉冲加热。 (1)高频脉冲加热是一种感应加热法。施加的功率越大，脉冲加热时间越短，频率越高，硬化层深度越浅。目前高频电流频率可达27. 12MH，这样的电流透入深度为10/nn，加热到1000，约0.Imin。如果采用功率适当的高频脉冲装置，在1/l000s的时间内，可以实现高频脉冲淬火。 高频脉冲淬火用的感应器是根据实际经验来确定，制造感应器的材料有圆形或扁形截面的银丝或铜丝，其截面积为0.2 -

13、3rrlrri2。当脉冲为4次s以内时，感应器不需特殊冷却，脉冲频率高时应蒸馏水冷却。 工件与感应器的相互位置对表面硬度均匀性和硬化层深度有决定性作用。感应器的制造误差允许2姗。工件与感应器的相互位置即使偏离o. 5mm，也会影响淬火的均匀性，因此工件与感应器的相互位置应精密调整。 在操作过程中，如突然切断高频电路，会出现瞬时电压降，使感应器与工件间发生火花放电，为了防止火花放电，可用水流通过感应器与工件间隙。 (2)脉冲直接电加热是一种直接通电的加热方法。可采用8000 - 20000A的脉冲电焊机为加热设备，将工件放在两极之间，直接通电加热。工件靠近电极的部分（需要淬火的部分）加热速度最高

14、，淬火冷却采用自然冷却方法。 此法的优点是设备简单，缺点是只适用于形状简单的工件，在与电极接触的工件表面上留有电极压痕。 (3)超高频脉冲感应加热淬火利用27MHz超高频磁场所产生的极其强烈的集肤效应，可以使0.05 -0.5mm的零件表层极短的时间内，被产生的涡流加热到上千度。在瞬时加热时，几乎没有热扩散，停止加热后靠自身冷却达到淬火的目的。 超高频脉冲淬火面积取决于电源设备容量，一般为10 l00mm2。淬硬层深度为0.05 -0.5mm，最大加热宽度为3mm。淬火后硬度很高。0.60-/0 -0.7%C碳钢淬火硬度可达HV900，0.7% - 0.9%C碳钢淬火后硬度为I-W950 - 1050。 超高频脉冲淬火工艺的优点是加热极快，变形极小，不必回火。 (4)大功率脉冲感应加热淬火大功率脉冲感应淬火技术介于超高频脉冲感应淬火技术与普通高频淬火技术之间。大功率脉冲淬火应用于严格控制淬火变形的高精度零件和要求力学性能更加优良的零件淬火。 大功率脉冲感应淬火设备的振荡频率一般为200 - 300kHz。振荡功率为l00kW以上。实际工件淬硬层深为1mm左右，加热面积为1- l0an7，加热时间为0.20.6s。