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不锈钢与耐热钢的金相检验

不锈钢与耐热钢的金相检验

作者:admin    来源:本站    发布时间:2020-07-07 03:49:03    浏览量:

  一、概述
1、不锈钢的定义:
2、不锈钢的分类:
按金相组织划分(GB/T13304-1991)
F、M、A、A-F、PH
按合金元素种类划分
Cr、Cr-Ni、Cr-Ni-Mo、 Cr-Mn-Ni
3、不锈钢的特点及用途:
良好耐腐蚀性、氧化性、
优异的力学性能、物理性能、工艺 性能
化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛的应用。
二、金属学基础
1、不锈钢中常见的合金元素
C、Cr、Ni、Mn、Si、N、Nb、Ti、Mo
奥氏体形成元素:C、Ni、Mn 、N、Cu等
铁素体形成元素:Cr、Si、Ti、Nb、Al、Mo等
2、合金元素的作用
提高基体金属的电极电位
在室温下获得单相固溶体组织
表面形成结构致密、不溶于腐蚀介质、电阻高的保护膜。

  单合金元素的作用
C:稳定A元素,强化M钢的重要元素,极易与其他合金元素形成合金碳化物,导致不锈钢的晶界腐蚀。
Cr:F形成元素,提高基体金属的电极电位,易与C生成M7C3、M23C6,钝化能力很强,形成Cr2O3
Ni:稳定A元素,提高基体金属的电极电位,减少δ铁素体的含量
Mn:与Ni作用相似,稳定A元素,减少δ铁素体的含量,可以代替Ni。
Ti 、Nb:F形成元素,强化铁素体,优先于Cr与C结合生成TiC、NbC
Al、Si:F形成元素,强化铁素体,和O结合生成致密的Al2O3 、SiO2氧化膜,过量降低钢的塑性。
Mo:F形成元素,强化铁素体,提高耐腐蚀性能
 

  三、不锈钢的分类、牌号、特点
1 铁素体不锈钢
2 马氏体不锈钢
3 奥氏体不锈钢
4 双相不锈钢
5 沉淀硬化不锈钢
1、铁素体不锈钢
1.1、成分、牌号、特点
成分:含Cr:11~30%,尚可含少量的Mo、Nb、Ti,基本上不含Ni。Cr17型和Cr25型
常用牌号:0Cr13Al、1Cr17、 1Cr17Mo、 00Cr27Mo、 00Cr30Mo2等
特点:加热不发生相变;有强磁;冷加工成型和焊接工艺较差;具有三种脆性倾向:475℃、相析出脆、高温脆性
1.2 热处理及金相组织
退火 :(Cr17≈ 850 ℃ )、(Cr25≈ 1050 ℃ )
组织:铁素体+ M7C3(或M23C6)
过热:M+F
长期时效( 500~800 ℃) σ相析出
950 ℃以上加热淬火 高温脆性,无法消除。
2、马氏体不锈钢
2.1 成分、牌号、特点
成分:含Cr12~14%,含C:0.1~0.4%,Cr13型。
常用牌号:1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等
特点:含碳量较高,淬火后得到马氏体组织;有较高的强度、硬度、耐磨性;通过热处理得到所要求的性能;切削加工性能较好。焊接性能差;有回火脆性。
2.2 热处理及金相组织
退火或高温回火 :铁素体+ M23C6
淬火: 马氏体+少量δ铁素体
淬火+高温回火:保留马氏体位向索氏体
过热:晶粒粗大,大量 δ铁素体形成
欠热:未溶解碳化物存在
淬火+低温回火 :回火马氏体
3、奥氏体型不锈钢
3.1、成分、牌号、特点
成分:含Cr:16~25%,含Ni:7~20%,基本成分18%Cr,8%Ni,通常称为18-8型不锈钢。
常用牌号:304(18Cr-8Ni)、321 (18Cr-9Ni-Ti) 、347 (18Cr-9Ni-Nb) 316(18Cr-12Ni-2.5Mo)等
特点 :不能热处理强化;无磁性,具有优异的的耐腐蚀性;有良好的冷热成型性和焊接性能;切削加工较困难。
3.2、热处理及金相组织
固溶处理:1050~1100℃, 组织:奥氏体
过热:晶粒长大,δ铁素体形成。
敏化:500~850℃,组织:晶界析出 M23C6 晶界贫铬
稳定化: 850~900℃,组织:A+MC(TiC、NbC)抑制晶间腐蚀
4、奥氏体-铁素体双相钢
4.1 成分、牌号、特点
成分:在铬镍系不锈钢基础上增加铁素体形成元素(Cr、Mo)减少奥氏体形成元素(Ni、Mn)
常用牌号:0Cr26Ni5Mo2、1Cr18Ni11Si4AlTi
特点:双相组织;有磁性;比奥氏体钢强度高,耐腐蚀性好,热加工成型好,焊接性能好,仍具有铁素体钢的某些脆性。
4.2 热处理及金相组织
固溶处理(950~1000℃) δ铁素体+奥氏体
长期时效( 500~800 ℃) σ相析出
5、沉淀硬化不锈钢
5.1 牌号、特点
通过热处理的手段使钢中的碳化物沉淀析出,从而达到提高强度目的。
常用牌号:0Cr17NI4CuNb、1Cr17Ni7Al
特点:固溶后为马氏体或半奥氏体组织,zui终沉淀析出马氏体组织;有很高的强度;耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢;加工成型和焊接性能良好。
四 、不锈钢中的组织和相
1、F、A、M、 M7C3、M23C6、δ铁素体、σ相
2、鉴别方法
A与F:A有孪晶组织,F呈带状或枝晶分布
赤血盐氢氧化钾溶液。F玫瑰色、A光亮色
热染法(500℃) F亮黄色、A浅兰色
氢氧化钾水溶液(电解) F灰色、A白色
碳化物与σ相
碱性高锰酸钾:浅侵蚀碳化物为浅棕色、 σ相橘红色;深侵蚀碳化物为绿色、 σ相棕橙色
高锰酸钾、氢氧化钠水溶液(电解): σ相橘红色
草酸电解:
热染法(500~700℃)加热 碳化物白色、 σ相橙色
不锈钢金相检验项目和方法
1、低倍检验:
试验方法:GB/T226-1991 钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验方法
组织评定:参照GB/T1979-2001《结构钢低倍组织缺陷评级图》。
GB/T1220-1992《不锈钢棒》标准中规定不得有肉眼可见得缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。
2、高倍检验:
非金属夹杂物:GB/T10561-1989 《钢中非金属夹杂物显微评定方法》、ASTM E45 、
奥氏体晶粒度:GB/T6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》ASTM E112
铁素体含量 :GB/T13305-1981《奥氏体不锈钢中α相面积含量金相检验法》、 GB/T1954-1980《铬镍奥氏体不锈钢焊缝铁素体含量测量法》
GB/T4234-1994《外科植入物用不锈钢》标准中规定铁素体含量、夹杂物级别、晶粒度级别。
耐热钢的金相检验
概述
1、定义:向钢中加入合金元素提高其热强性和抗氧化性能。
2、使用温度:400~650℃
3、分类:根据金相组织分类,
铁素体耐热钢
珠光体-铁素体耐热钢
马氏体耐热钢
奥氏体耐热钢

  铁素体耐热钢
1、合金元素: Cr:12~28%,少量的Si、Al、Ti。
2、典型牌号:0Cr13Al、1Cr17、2Cr25N
3、用途:燃烧室、喷嘴等
4、组织:铁素体
珠光体-铁素体耐热钢
1、合金元素:合金元素含量不超过5~7%,属低合金钢
2、典型牌号:15CrMo、12Cr1MoV、17CrMo1V等
3、用途:工作温度350~670℃,锅炉管、汽包和气轮机的紧固件、主轴、叶轮等
4、组织:正火+高温回火,铁素体+珠光体+少量回火贝氏体
马氏体 耐热钢
1、合金元素:Cr:12%,加入W、Mo、V、Si。
2、典型牌号:1Cr13、1Cr11MoV、1Cr12NiWMoV、4Cr10Si2Mo等
3、用途:工作温度475~540℃,气轮机的叶片、螺栓、内燃机的进、排汽阀等
4、组织:淬火+高温回火,回火索氏体
奥氏体耐热钢
1、合金元素:含有较多的扩大和稳定奥氏体的元素,由18-8型钢演变
2、典型牌号:0Cr19Ni9、1Cr18Ni9Ti、4Cr14Ni14W2Mo、2Cr25Ni20等
3、用途:工作温度600℃以上,强度要求不高的耐热受力件,高温炉中部件、汽阀等
4、组织:固溶,奥氏体+M23C6
耐热钢金相检验项目和方法
1、原始组织的检验:
内燃机部件金相检验在行业标准中有特殊规定(NJ354-1985、NJ309-1983)
高压锅炉用无缝钢管的GB5310-1995
2、运行金相检验:
珠光体球化

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