【文章內(nèi)容簡介】 道的腐蝕 裂解管內(nèi)壁的高溫腐蝕減薄 （ 1）化學(xué)腐蝕是指金屬在 非電解質(zhì) 中的腐蝕。 （ 2）電化學(xué)腐蝕是指金屬在 電解質(zhì)溶液 中的腐蝕，是 有電流參與作用的腐蝕。 （一）不銹鋼 1. 金屬腐蝕的基本概念： ? 金屬的腐蝕分化學(xué)腐 蝕和電化學(xué)腐蝕。 ? 防止電化學(xué)腐蝕的措施： ? ① 獲得均勻的單相組織。提高合金的電極電位 ? ② 減少兩極之間的電極電位差，提高陽極電極電位 ? ③ 使表面形成致密的鈍化膜。 2. 不銹鋼的工作條件、失效方式及性能要求： ? 1）良好的耐蝕性 ? 2）良好的力學(xué)性能 ? 3）良好的工藝性能 ? 4）價格低廉 3. 化學(xué)成分特點： 碳含量為 ~%，主加元素為 Cr、 Ni，輔加元素為 Ti、 Nb、 Mo、 Cu、 Mn、 N。 ? 低碳：碳高，則降低耐蝕性。 ? Cr：是提高耐蝕性的主要元素 ? ① 形成穩(wěn)定致密的 Cr2O3氧化膜 . ? ② Cr含量大于 13%時，形成單 相鐵素體組織。 ? ③ 提高基體電極電位 ? Ni：獲得單相奧氏體組織。 ? Mo：耐有機酸腐蝕。 ? Ti, Nb: 防止奧氏體鋼晶間腐蝕 . ? 晶間腐蝕 是沿晶粒周界發(fā)生腐蝕的現(xiàn)象，危害很大 . ? 它是由于 Cr23C6析出于晶界，使晶界附近 Cr含量降 到 12%以下，在介質(zhì)作用下發(fā)生強烈腐蝕。 ? 加 Ti、 Nb則先于 Cr與 C形成不易溶于奧氏體的碳化 物 , 避免晶界貧 Cr。 奧氏體不銹鋼晶界的 Cr23C6析出 晶間腐蝕 （ 1）奧氏體型 ? 主要是 188（ 18Cr8Ni）型不銹鋼。 低碳 ? 性能特點：具有良好的耐蝕性，冷熱加工性及 可焊性。高的塑韌性 , 無磁性。 ? 熱處理：采用固溶處 理。即加熱到 1100℃ 使 碳化物溶解后水冷。 ? 組織為單相奧氏體。 不銹鋼帶 4. 常用不銹鋼 1Cr17削片刀 （ 2）鐵素體不銹鋼 ? 典型鋼號如 0Cr1 1Cr17等。 ? 成分： 高鉻低碳 ? 無 α ? γ 相變，不能進行熱處理強化。 ? 組織：單相鐵素體 性能特點： 耐酸蝕，抗氧化能力強，塑性好。但有脆化傾向。 （ 3）馬氏體不銹鋼 ? 主要是 Cr13型不銹鋼 鋼號為 1Cr13~4Cr13 ? 隨含碳量提高，強度、 硬度提高，耐蝕性下降 . 1Cr1 2Cr13 ? 熱處理 : 淬火 +高溫回火 ? 使用狀態(tài)下的組織 : S回 不銹鋼棒 3Cr1 4Cr13 ? 熱處理： 淬火 +低溫回火 。 ? 使用狀態(tài)下的組織： M回 。 ? 具有較高強度、硬度。 ? 用于要求耐蝕、耐磨件， 醫(yī)療器械、量具等。 不銹鋼刀 （ 4）奧氏體 — 馬氏體沉淀硬化型 含碳量 ~%，含鉻量 15~17%，另外 加入少量的 Al、 Mo、 Ti、 Nb等元素。 1. 耐熱鋼的工作條件、失效方式及性能要求： (1)高的抗氧化性 (2)高的高溫力學(xué)性能 (3)組織穩(wěn)定性高 (4)膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱性好 (5)工藝性及經(jīng)濟性好 2. 提高鋼的抗氧化性和熱強性的途徑 : （二）耐熱鋼 ? ① 固溶強化； ? ② 第二相強化； ? ③ 晶界強化 (加入 B、Zr等降低晶界能量 ) 高溫合金中的 ?‘ 析出相 高溫合金中的彎曲晶界 裂紋中止于晶界顆粒狀析出物 渦輪機機殼 1）珠光體型熱強鋼 ? 常用鋼號為 15CrMo、 12Cr1MoV，是低合金鋼。 ? 合金元素作用： ? Cr提高抗氧化性 ； ? Mo提高熱強性 (T再 )。 ? V彌散強化。 3. 常用耐熱鋼 （ 1）抗氧化鋼 （ 2）熱強鋼 2）馬氏體型熱強鋼 ? 常用鋼號為 1Cr1 1Cr11MoV,4Cr9Si2 ? 合金元素作用： ? Cr、 Si提高抗氧化性 。 ? Mo提高熱強性 (T再 )。 ? V彌散強化 。 ? 熱處理： 調(diào)質(zhì) 。 ? 組織： S回 。 汽輪機葉片 過熱器管排 過熱器集箱 3）奧氏體型熱強鋼 ? 最典型鋼號是 1Cr18Ni9Ti。 ? Cr的作用是提高抗氧化性 ； ? Ni的作用是獲得單相奧氏體 。 ? Ti的作用是彌散強化 。 ? 熱處理采用 固溶處理或固溶加時效 ? 組織為單相 A。 ? 主要用于過熱器管道等。 固溶處理（ solution treatment）：指將合金加熱到高溫單相區(qū)恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中后快速冷卻，以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。 ? 高錳鋼廣泛用于既要求耐磨又要求 耐沖擊的零件。如拖拉機的履帶板、 破碎 機牙板和鐵路轍岔等 . 履帶 球磨機襯板 挖掘機鏟齒 鐵路轍岔 、失效方 式和性能要求 （三） 耐磨鋼 2. 化學(xué)成分特點 ? 只有 ZGMn13一個鋼號 . ? ⑴ 高碳： ~%C 以保持高耐磨性。 ? ⑵ 高錳： 11~14%Mn 以保證形成奧氏體組織 . 3. 熱處理特點 ? 鑄態(tài)組織為奧氏體 +碳化物 , 性能硬而脆 . ? 熱處理采用水韌處理。即將鋼加熱到 1100℃ ，使碳化 物溶入 奧氏體 ，并進行水淬。 (注意奧氏體硬度低） ? 室溫組織為過飽和單相奧氏體 。 ZGMn13 鋼在熱處理過程中， ZGMn13 鋼中由于含有較多穩(wěn)定奧氏體的元素Mn ,馬氏體相變的開始溫度 Ms 低于室溫。沒有發(fā)生奧氏體向馬氏體的相變 ,因而不同于一般熱處理中鋼的淬火 ,稱為“水韌處理”。 4. 性能特點 ? 水韌處理后，韌性高，硬度低 .使用 時必須伴隨著壓力和沖擊作用。 ? 在壓力及沖擊作用下，表面奧氏體迅 速加工硬化，形成馬氏體并析出碳化 物，使表面硬度提高到 HB500~550， 獲得高耐磨性。而心部仍為奧氏體組織 , 具有高耐沖擊能力。 顎式破碎機 挖掘機 表層馬氏體磨損后繼續(xù)相變 鋼 號 鋼 種 合金元素的主要作用 熱處理特點 使用狀態(tài)下組織 Q345 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼 Mn:強化 F，增加 P量，降低冷脆轉(zhuǎn)變溫度 熱軋空冷 F+P 65Mn 彈簧鋼 Mn:提高淬透性，強化 F 淬火 +中溫回火 T回 ZGMn13 耐磨鋼 Mn:獲得單相 A組織 水韌處理 表 :M+碳化物 心 :A 20Cr 滲碳鋼 Cr:提高淬透性，強化 F 滲碳 +淬火 +低溫回火 表 : M回 +顆粒狀碳化物 +A?心 : M回 +F 40Cr 調(diào)質(zhì)鋼 Cr:提高淬透性，強化 F 調(diào)質(zhì)處理 S回 9SiCr 低合金工具鋼 Cr:提高淬透性 淬火 +低溫回火 M回 +顆粒狀碳化物 +A? (少量 ) GCr15 滾動軸承鋼 Cr:提高淬透性，耐磨性、耐蝕性 淬火 +低溫回火 M回 +顆粒狀碳化物 +A? (少量 ) 1Cr13 馬氏體不銹鋼 Cr:提高耐蝕性 淬火 +高溫回火 S回 5CrNiMo 熱作模具鋼 Cr、 Ni:提高淬透性，強化 F 淬火 +高溫回火 S回 Mo:防止高溫回火脆性 Cr12MoV 冷作模具鋼 Mo:細化晶粒，提高耐磨性 淬火 +低溫回火 M回 +顆粒狀碳化物 +A? (少量 ) W18Cr4V 高速鋼 V:提高耐磨性、熱硬性 淬火 +回火三次 M回 +顆粒狀碳化物 +A? (少量 ) 1Cr18Ni9Ti 不銹鋼 Ti:防止晶間腐蝕 固溶處理 A 直徑為 25mm的 40CrNiMo棒料毛坯，經(jīng)正火處理后硬度高很難切削加工，這是什么原因？試設(shè)計一個最簡單的熱處理方法以提高其機械加工性能。 判斷下列鋼號的鋼種、成分、常用的熱處理方法及使用狀態(tài)下的顯微組織： T 16Mn、 20Cr、40Cr、 20CrMnTi、 4Cr1 GCr1 3Cr2W8V、9CrSi、 1Cr18Ni9Ti。 作業(yè) 第二節(jié) 鑄鐵 ? 鑄鐵是含碳量大于 %并含 有較多硅、錳、硫、磷等元素的 多元鐵基合金。 ? 鑄鐵具有許多優(yōu)良的性能及生 產(chǎn)簡便、成本低廉等優(yōu)點，因而 是應(yīng)用最廣泛的材料之一。 一、鑄鐵的分類 根據(jù)碳在鑄鐵中存在的形式分類 ? 灰口鑄鐵 碳大部分以游離態(tài)的石墨形式存在，其斷口呈現(xiàn)暗灰色。是目前應(yīng)用最廣泛的一類鑄鐵。 ? 白口鑄鐵 碳大部分以 Fe3C的形式存在，斷口呈銀 白色。 ? 麻口鑄鐵 碳一部分以石墨形式存在，另一部分以 Fe3C的形式存在，斷口夾雜著白亮的滲碳體和暗灰色 的石墨。 根據(jù)鑄鐵中石墨的形態(tài)進行分類 灰鑄鐵 (石墨為片狀 )；可鍛鑄鐵 (石墨為團絮狀 )； 球墨鑄鐵 (石墨為球狀 )；蠕墨鑄鐵 (石墨為蠕蟲狀 ) (一 )鑄鐵的石墨化過程 ? Fe3C是亞穩(wěn)相，在一定條件下將發(fā)生分解： Fe3C→3Fe+C （石墨） 二、鑄鐵的石墨化及其影響因素 ? 石墨是碳的單質(zhì)之一，其強度、塑性 、 韌性幾乎為零。 ? 鑄鐵中的碳除少量固溶于基體中外 ， 主要以化合態(tài)的 滲碳體 (Fe3C)和游離態(tài)的石墨 (G)兩種形式存在 。 存在兩個鐵碳相圖： FeFe3C和 FeG雙重相圖 L+G L+Fe3C ?鑄鐵的石墨化過程 : ? 鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化 。 ? 鑄鐵中的石墨可以在 結(jié)晶過程中直接析出 ,也可以 由 滲碳體加熱時分解 得到。 ? 石墨化分三個階段： 第一階段：液體結(jié)晶和共晶反應(yīng)生成石墨 第二階段：沿 E?S?析出二次石墨 第三階段：在 P?S?K?線以下發(fā)生的石墨化包括冷卻時共析石墨的析出和加熱時共析滲碳體的分解。 （二）影響鑄鐵石墨化的因素 （ 1） 冷卻速度的影響 ? 鑄件冷卻緩慢 ， 有利于碳原子的充分擴散 ， 結(jié)晶 將按 Fe G相圖進行 ， 因而促進石墨化 。 WC + Wsi (%) 鑄件壁厚和碳硅含量對鑄鐵組織的影響 ? 快冷時