PDF《应用说明》

应用说明 金相制样困难之处 解决方案: 抗腐蚀性钢中铬元素含量至少为 11%, 并总称为 不锈钢 .

这组高合 金钢中可分为4种类型: 铁素体、 马氏 体、 奥氏体、 以及奥氏体-铁素体 (双 重类型) 不锈钢. 这些分类描述了合 金钢室温下的显微结构, 合金成分对 其结构具有重大影响. 不锈钢的主要特性是其抗腐蚀性. 通 过添加一些特殊的合金元素, 将有助 于改进不锈钢的其它性能, 如韧性与 抗氧化性, 从而进一步提高其抗腐蚀 性. 如: 添加铌和钛元素, 可吸收碳 并形成碳化物, 从而提高其抗晶间 腐蚀性;

添加氮元素可提高其强度;

添加硫元素, 可形成微小硫化锰颗 粒, 产生机械加工薄切屑, 从而提高 其切削加工性. 不锈钢因其卓越的 抗腐蚀性能与表面加工性能, 在飞机 制造、 化工、 医药食品工业、 专业炊 具设备、 建筑、 甚至珠宝加工等产业 领域占有非常重要的地位. 不锈钢金相制样 彻底的金刚石抛光与用硅胶或 氧化铝的终级抛光 研磨与抛光: 铁素体与奥氏体不锈钢的变形与擦伤. 碳化物与杂质的残留. 色彩腐蚀(Beraha II)后, 未充分抛光的 100x 不锈钢, 图示为形变 3μm抛光后的不锈钢表面, DIC 25x 图示为研磨产生的形变 在不锈钢制造加工的所有质量控制 过程中, 金相分析是其不可或缺的 重要组成部分. 主要金相测试包括晶 粒大小测试、 δ铁素体与σ相测定、 碳化物测定与分布等. 此外, 在研究 腐蚀/氧化作用机理的失效分析过程 中, 金相分析也是常用手段之一. 飞机制造工业中高性能不锈钢零部件 图一: 用40%氢氧化钠水溶液进行电解浸蚀的双炼型 钢, 蓝色为奥氏体钢, 黄色为铁素体钢 高合金钢的制造加工是一个熔化与再熔 化的复杂过程. 首先, 将铁与经过完全分 类的切屑混合物熔化于电弧炉中, 然后铸 造成钢锭或连铸成钢坯. 在许多情况下, 这些初成品将进一步加工为条状、 棒状或 板状结构. 对于有更高质量要求的钢, 初 成品可用作二次加工的钢原料. 二次加工 是通过真空感应熔化与真空电弧再熔化 或电渣再熔化, 进行两次甚至三次再熔 化的过程. 再熔化过程亦可在压力或保 护性气体环境下进行. 二次加工的主要 目的是降低杂质含量, 如: 氧化物、 硫化 物、 与硅酸盐等, 通过连续的再熔化过程 提高纯度, 从而制造出具有优良机械加工 性能与物理性能的均质钢锭. 应用 不锈钢的抗腐蚀性在通过往铁中加入铬 合金成份获得的, 并取决于惰性表面氧 化层的形成. 当受到机械性损伤时, 该 氧化层可自发重建. 腐蚀情况有各种不 同类型, 如点蚀、 应力腐蚀、 晶间腐蚀或 振动腐蚀等. 通过添加铬以外的合金元 素, 可提高某些特殊类型腐蚀的抵抗性 能, 如: 添加钼元素将有助于提高抗点蚀 性能. 下面将简要介绍四种不锈钢的主 要合金成分、 性能及其应用实例. 铁素体不锈钢: 为不可热处理的合金 钢, 碳含量低、 铬含量为11-17% 性能: 具有磁性, 可抗大气腐蚀, 强度与刚度 中等. 应用领域: 电磁阀、 刀片、 轿车 金属边饰等 马氏体不锈钢: 为可热处理的合金钢, 碳含量中等、 铬含量为12-18%, 镍含量 为2-4%. 性能: 强抗腐蚀性, 强耐高温 性与抗蠕变性. 应用领域: 解剖刀、 医 疗手术刀、 钩与手术镊、 飞机传动装置系 统及高性能部件等 不锈钢的 制造与应用 熔化 精炼 铸造 再熔化 热成型 热处理与 机械加工 电弧炉 真空感应炉 熔炉 真空排气 真空处理 铸锭 真空感应 熔化 保护性气体 电渣再熔化 电渣 再熔化 真空 电弧炉 热锻造 热滚轧 加工流程图 连续铸造 奥氏体不锈钢: 不可热处理合金钢、 碳 含量0.03-0.05 %、 主要合金元素为: 铬(17-24 %) 、 镍(8-25%) 、 钼(2-4%) 、 并加入钛与铌以形成碳化物. 性能: 可 延展性好、 抗腐蚀性强、 具有抗氧化酸、 碱性、 良好的冷成型性能、 机械加工性 能. 应用领域: 螺钉、 螺栓、 人体移植 物、 低温应用场合、 化学容器与管道、 医 药食品工业、 炊具设备等 奥氏体-铁素体不锈钢 (双重类型) : 碳 含量低、 通常铬含量 (21-24%) , 比奥 氏体钢更高, 镍含量 (4-6%) 更低, 钼含 量为2-3% 性能: 腐蚀性介质环境下的 抗疲劳性、 良好的抗应力腐蚀性. 应用 领域: 化工、 环境与近海工程工业设备、 建筑工业 图二:奥 氏体 钢,色 彩腐蚀 (Beraha II) 100x 不锈钢制样 困难之处 铁素体不锈钢柔软性好, 而奥氏体钢延 展性好. 这两种钢都容易产生机械变形. 终抛光工艺过程通常使不锈钢具有良好 的反光效果, 但是, 如不进行完全预抛 光, 腐蚀后可能重新出现变形 (如图3所示) . 因马氏体不锈钢硬度高, 所以相对 较易抛光. 一般而言, 应注意保护不锈 钢中的碳化物. 步骤 PG FG 表面 SiC-砂纸 220# MD-Largo 悬浮液 DiaPro Allegro/Largo 压力 [N]