工艺技术不锈钢铝合金材料及表面处理工艺Word文档格式.docx
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不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。
这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。
title
4化学成分
不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低,因此,大多数不锈钢的含碳量均较低,最大不超过
1.2%,有些钢的3c(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。
不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达到一定值时,钢才有耐蚀性。
因此,不锈钢一般Cr(铬)含量至
少为10.5%。
不锈钢中还含有Ni、Ti、MnN、NbMoSi、Cu等元素。
5奥氏体不锈钢
含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。
综合性能好,可耐多种介质腐
蚀。
奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。
0Cr19Ni9钢的Wc<
0.08%钢号中
标记为"
0”这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。
这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等,另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。
奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050-
1150C,然后水冷或风冷,以获得单相奥氏体组织。
奥氏体-铁素体双相不锈钢
兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。
奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。
在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%Ni含量在3%~10%有些钢还含有MoCuSi、NbTi,N等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑
性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475C脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
沉淀硬化不锈钢
title基体为奥氏体或马氏体组织,沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。
其能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化的不锈钢。
马氏体不锈钢
强度高,但塑性和可焊性较差。
马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,
故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。
这类钢是在淬火、回火处理后使用的。
锻造、冲压后需退火。
6品质特性各产品由于用途的不同,其加工工艺和原料的品质要求也不同。
材质
1DDQ(deepdrawingquality)材:
是指用于深拉(冲)用途的材料,也就是大家所说的的
软料,这种材料的主要特点是延伸率较高(仝53%,硬度较低(W170%,内部晶粒等级在7.0~8.0之间,深冲性能极佳。
许多生产保温瓶、锅类的企业,其产品的加工比(BLANKING
SIZE/制品直径)一般都比较高,它们的加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。
SUS304DDQ
用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品,当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。
如果原料延伸方面达不到的话,在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象,影响成品合格率,当然也就加大了厂家的成本;
2一般材:
主要用于除了DDQ用途外的材料,这种材料的特点是延伸率相对较低(仝45%),
而硬度相对较高V180),内部晶粒度等级在8.0~9.0间,与DDQ用材比较,它的深冲性能相对稍差,它主要用于不需伸拉就能得到的制品,象一类餐具的勺、匙、叉、电器用具、钢管用途等。
但它与DDC材相比有一个优点,就是BQ性相对较好,这主要是由于它的硬度稍高的缘故。
表面品质
不锈钢薄板是一种价格不高的材料,但是客户对它的表面质量要求非常高。
不锈薄板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷,如划伤、麻点、沙孔、暗线、折痕、污染等,从而其表面质量,象划伤、折痕等这些缺陷是高级材不允许出现的,而麻点、沙孔这种缺陷在勺、匙、
叉、制作时也是决不允许的,因为抛光时很难抛掉它。
我们根据表面各种缺陷出现的程度和频率,来确定其表质量等级,从而来确定产品等级。
(见表:
)
厚度公差
一般来说不锈钢制品的不同,其要求原料厚度公差也各不相同,象二类餐具和保温杯等,厚度公差一般要求较高,为-3~5%,而一类餐具厚度公差一般要求-5%,钢管类要求-10%,宾馆
用冷柜用材厚度公差要求为-8%,经销商对厚度公差的要求一般在-4%~6%间。
同时产品内外销的不同也会导致客户对原料厚度公差要求的不同。
一般出口产品客户的厚度公差要求较高,而内销企业对厚度公差要求相对较低(大多出于成本方面考虑),部分客户甚至要求-15%。
焊接性产品用途的不同对焊接性能的要求也各不相同。
一类餐具对焊接性能一般不做要求,甚至包括部分锅类企业。
但是绝大多数产品都需要原料焊接性能好,像二类餐具、保温杯、钢管、热水器、饮水机等。
耐腐蚀性
绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好,像一、二类餐具、厨具、热水器、饮水机等,有些
国外商人对产品还做耐腐蚀性能试验:
用NACL水溶液加温到沸腾,一段时间后倒掉溶液,
洗净烘干,称重量损失,来确定受腐蚀程度(注意:
产品抛光时,因砂布或砂纸中含有Fe
的成分,会导致测试时表面出现锈斑)
抛光性能当今社会不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序,只有少数制品如热水器、饮水机内胆等不需要抛光。
因此这就要求原料的抛光性能很好。
影响抛光性能的因素主要有以下几点:
1原料表面缺陷。
如划伤、麻点、过酸洗等。
2原料材质问题。
硬度太低,抛光时就不易抛亮(BQ性不好),而且硬度太低,在深拉伸时
表面易出现桔皮现象,从而影响BQ性。
硬度高的BQ性相对就好。
3经过深拉伸的制品,变形量极大的区域表面也会出小的黑点和RIDGING从而影响BQ性。
7耐热性能
耐热性能是指高温下不锈钢仍能保持其优良的物理机械性能。
碳的影响:
碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳。
定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。
碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍,碳是一种间隙元素,通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。
碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCI2沸腾溶液)中的耐应力耐腐蚀的性
能。
但是,在奥氏体不锈钢中,碳常常被视为有害元素,这主要是由于在不锈钢的耐蚀用途中的
一些条件下(比如焊接或经450~850C加热),碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化合物
从而导致局部铬的贫化,使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。
因此。
60年代以来新
发展的铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的,可以知道随着碳含量降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量低于0.02%才具有最明显的效果,一些实验珠光还指出,碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向。
由于碳的有害作用,不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求控制尽量低的碳含量,而且在随后的热,冷加工和热处理等过程中也在防止不锈钢表面增碳,且免铬的碳化物析出。
8发展过程
我国不锈钢产业发展进步较晚,建国以来到改革开放前,我国不锈钢的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。
改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高,拉动了不锈钢的需求。
进入上世纪90年代后,我国不锈钢产业进入快速发展期,不锈钢需求的增速远高于全球水平。
1990年以来,全球不锈钢表观消费量以年均6%的速度增长,而90年代的
10年间,我国不锈钢表观消费量是世界年均增长率的2.9倍。
进入21世纪,我国不锈钢产业高速增长。
根据《2013-2017年中国不锈钢行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据统计,2000年-2006年,我国不锈钢消费量年平均增长率在21.17%以上。
其中,2001年,我国不锈钢表
观消费量达到205万吨,超过美国成为世界第一不锈钢消费大国。
2008年,中国不锈钢表观消费量达到624.00万吨,同比下降5.17%。
2011年11月份,我国不锈钢产量增长了11.1%至1250万吨。
生产不锈钢制品33.68万吨,
同比增长65.25%。
其中广东省是我国不锈钢制品的主要生产基地,其产量达183.7万吨,同
比增长41.76%,占全国总产量的78.62%。
不锈钢是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。
随着西部大开发战略的实施,西电东送、西气东输、南水北调、三峡工程、农网及城市电网二网改造等项目的深入展开,我国热镀锌行业已进入新一轮的高速发展阶段。
我国不锈钢行业原材料中的铬镍在国外是供大于求,而在我国是供不应求的状况;
不锈钢则是产能过剩,供大于求,盈利空间波动频繁。
随着不锈钢行业竞争的不断加剧,大型不锈钢生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内优秀的不锈钢生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。
正因为如此,一大批国内优秀的不锈钢品牌迅速崛起,逐渐成为不锈钢行业中的翘楚!
9牌号分组
沉淀硬化型不锈钢。
具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。
按成分可分为Cr系(400系列)、Cr—Ni系(300系列)、Cr—Mn^Ni(200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。
200系列:
铬-锰-镍华业不锈钢
201,202等:
以锰代镍,耐腐蚀性比较差,国内广泛用作300系列的廉价替代品
300系列:
铬-镍奥氏体不锈钢301:
延展性好,用于成型产品。
也可通过机械加工使其迅速硬化。
焊接性好。
抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。
302:
耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。
303:
通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304:
通用型号;
即18/8不锈钢。
产品如:
耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。
标准成分是18%铬加8%镍。
为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。
GB牌号为0Cr18Ni9。
304L:
与304相同特性,但低碳故更耐蚀、易热处理,但机械性较差适用焊接及不易热处
理之产品。
304N:
与304相同特性,是一种含氮的不锈钢,加氮是为了提高钢的强度。
309:
较之304有更好的耐温性,耐温高达980Co
309S:
具多量铬、镍,故耐热、抗氧化性佳,产品如:
热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。
310:
高温耐氧化性能优秀,最高使用温度1200Co
316:
继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业
和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。
由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。
SS316则通常用于核燃料回收装置。
18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。
316L:
低碳故更耐蚀、易热处理,产品如:
化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。
321:
除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外,其他性能类似304。
347:
添加安定化元素铌,适于焊接航空器具零件及化学设备。
400系列:
铁素体和马氏体不锈钢,无锰,一定程度上可替代304不锈钢
408:
耐热性好,弱抗腐蚀性,11%勺Cr,8%勺Ni。
409:
最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。
410:
马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。
416:
添加了硫改善了材料勺加工性能。
420:
“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早勺不锈钢。
也用于外科手术刀具,可以做勺非常光亮。
430:
铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。
良好勺成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。
440:
高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当勺热处理后可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC属于最硬的不锈钢之列。
最常见的应用例子就是“剃须刀片”。
常用型号有三种:
440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。
500系列:
耐热铬合金钢。
600系列:
马氏体沉淀硬化不锈钢。
10耐腐蚀性
当钢中铬量原子数量不低于12.5%时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极
电位。
阻止电化学腐蚀。
11生锈原因
不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。
防止氧原子
继续渗入继续氧化,而获得抗锈蚀能力。
一旦有某种原因,这种薄膜受到不断的破坏,空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断的锈蚀。
目前国内很多厂家处于成本考虑,在不锈钢中降低了铬、镍,增加了锰的含量。
专家认为,不锈钢之所以能不锈,就是因为有铬和镍的存在,降低这两种成分的含量会降低防锈性能。
使用环境中存在氯离子
/汗迹/海水/海风/土壤等等。
不锈钢在氯离子存在下的环境中,
低碳钢。
所以对不锈钢的使用环境有要求,而且需要经常擦拭,
这样就可以给他定个“使用不当”。
)美国有一个例子:
某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液,该容器已使用近百余年,上个世纪九十年代计划更换,因橡木材料不够现代,采用不锈钢更换后16天容器因腐蚀泄漏。
没有经过固溶处理合金元素没有溶入基体,致使基体组织合金含量低,抗蚀性能差。
天生的晶间腐蚀
这种不含钛和铌的材料有晶间腐蚀的倾向。
加入钛和铌,再配以稳定处理,可以减少晶间腐蚀。
在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢,不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好,不必经过镀色等表面处理,而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种,通常称为不锈钢。
代表性能的有13铬钢,18-8铬镍钢等高合金钢。
从金相
学角度分析,因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜,这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。
为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性,钢必须含有12%以上的铬。
用于需要
焊接的场合。
较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀
12抗菌作用
经权威单位检测,抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均在99%以上,对其它
细菌如白念珠菌、枯黑菌等也有显著的杀灭作用,显示了优良的广谱抗菌性和抗菌持久性。
国家药品和生物制品检验所的检测表明,抗菌不锈钢在毒性和人体安全性方面完全符合国家技术标准。
在赋予不锈钢抗菌特性的同时,材料的力学、耐蚀、冷热加工、焊接等性能与原有不锈钢相当。
应用
抗菌不锈钢的研制成功,为抗菌制品发展提供了广阔空间。
抗菌不锈钢产品的发展潜力巨大,市场前景极为广阔。
当今社会已有国内多家厂商对抗菌不锈钢表示了浓厚兴趣,课题组正积极寻求支持进行中试,争取早日使该项成果转化为商品。
13主要类型
“不锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。
成功的关键首先是要弄清用途,然后再确定正确的钢种。
有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的"
不锈钢指南"
软盘。
幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。
它们都含有17〜22%勺铬,较好的钢种还含有
镍。
添加钼可进一步改善大气腐蚀性,特别是耐含氯化物大气的腐蚀
不锈钢产品
。
14典型用途
大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。
在确定要选用的不锈钢类型时,主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。
然而,其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。
例如,工业建筑的屋顶和侧墙。
在这些应用中,物主的建造成本可能比审美更为重要,表面不很干净也可以。
在干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。
但是,在乡村和城市要想在户外保持其外观,就需经常进行清洗。
在污染严重的工业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀。
但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢。
所以,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途,但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,最好采用316不锈钢。
不锈钢拉门
有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。
因为"
双相"
不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体,所以,欧洲准则中也包括了这种钢。
产品形状,
实际上,不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的,而且还有许多特殊形状。
最常用的产品是用薄板和带钢制成的,也用中厚板生产特殊产品,例如,生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。
而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品,包括型材、棒材、线材和铸件。
十、表面状态正如后面将谈到的,为了满足建筑师们美学
的要求,已开发出了多种不同的商用表面加工。
15标识方法
钢的编号和表示方法
1用国际化学元素符号和该国的符号来表示化学成份,用阿拉伯字母来表示成份含量:
如:
中国、俄国12CrNi3
2用固定位数数字来表示钢类系列或数字;
如:
美国、日本、300系、400系、200系;
3用拉丁字母和顺序组成序号,只表示用途。
中国的编号规则
1采用元素符号
2用途、汉语拼音,平炉钢:
P、沸腾钢:
F、镇静钢:
B甲类钢:
A、T8:
特8、GCr15:
滚珠
♦合金钢、弹簧钢,如:
20CrMnTi60SiMn、(用万分之几表示C含量)
♦不锈钢、合金工具钢(用千分之几表示C含量),如:
1Cr18Ni9千分之一(即0.1%C),不
锈C<
0.08%女口0Cr18Ni9,超低碳C<
0.03%女口00Cr17Ni13Mo
国际不锈钢标示方法美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。
其中:
1奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示,例如,某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、304、316以及310为标记。
2铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。
3铁素体不锈钢是以430和446为标记,马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记,双相(奥氏体-铁素体),
4不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。
4).标准的分类和分级
4-1分级分类:
①国家标准GB②行业标准YB③地方标准④企业标准Q/CB
4-2分类:
①产品标准②包装标准③方法标准④基础标准
4-3标准水平(分三级):
Y级:
国际先进水平I级:
国际一般水平H级:
国内先进水平
4-4国标
GB1220-84不锈棒材(I级)GB4241-84不锈焊接盘园(H级)
GB4356-84不锈焊接盘园(I级)GB1270-80不锈管材(I级)GB12771-91不锈焊管(Y级)GB3280-84不锈冷板(I级)GB4237-84不锈热板(I级)GB4239-91不锈冷带(I级)损伤维护
不锈钢为什么会损伤裸露在腐蚀环境中的金属表面发生电化反应或化学反应,均匀受到腐蚀。
不锈钢表面钝化膜之中耐腐蚀能力弱的部位,由于自激反应而形成点蚀反应,生成小孔,再加上有氯离子接近,形成很强的腐蚀性溶液,加速腐蚀反应的速度。
还有不锈钢内部的晶间腐蚀开裂,所有这些,对不锈钢表面的钝化膜都发生破坏作用。
因此,对不锈钢表面必须进行定期的清洁保养,以保持其华丽的表面及延长使用寿命。
清洗不锈钢表面时必须注意不发生表面划伤现象,避免使用漂白成分以及研磨剂的洗涤液,钢丝球、研磨工具等,为除掉洗涤液,洗涤完成后再用洁净水冲洗表面。
粉尘制作经常是在有粉尘的场地进行,空气中常带有许多粉尘,它们不断地落在设备表面。
它们可以用水或碱性溶液去除掉。
不过,有附着力的尘垢需要高压水或蒸气进行清理。
浮铁粉或嵌入的铁在任何表面上,游
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