2023.3.23 每天一点材料学知识

1.不锈钢（耐蚀钢）

定义：含有较高的Cr含量具有耐蚀性的钢。

不锈的原因：不锈钢均为高Cr，Cr能提高的铁的钝化能力，提高了钢的耐蚀性。

分类：

按组织结构分：

奥氏体不锈钢：具有单相的奥氏体组织，或因处理不当或偏析原因存在少量铁素体。如铬镍奥氏体不锈钢、铬锰氮奥氏体不锈钢等。

铁素体不锈钢：这类在加热和冷却过程中都不会发生α——γ相变，始终保持铁素体组织。

马氏体不锈钢：除C<0.1%者，高温时是单相奥氏体，淬火后得到马氏体组织。C<0.1%时高温时为γ+δ，淬火后为马氏体+δ铁素体。

奥氏体δ铁素体双相不锈钢：指铁素体与奥氏体各约占50%，一般较少相的含量最少也需要达到30%的不锈钢。称呼在前的组织相对多。

沉淀硬化型不锈钢：具有马氏体基体+δ铁素体的基体再加金属化合物强化相的组织；或马氏体基体加金属化合物强化相组织。简称PH钢，低碳、高铬、高镍。

常见的腐蚀类型：

均匀腐蚀：发生在金属整个表面，使截面不断减小。

晶间腐蚀：集中发生在晶界区域。晶界腐蚀在Cr-Ni奥氏体不锈钢、Cr-Mn-N奥氏体不锈钢以及高Cr铁素体不锈钢中均可发生。

腐蚀机理：

奥氏体不锈钢腐蚀机理：在450-850℃原固溶在奥氏体的Cr与C结合从奥氏体晶界以Cr23C6析出，造成晶界贫碳（低于耐锈的含Cr量，从而腐蚀集中在贫铬区），贫铬区构成微阳极，Cr23C6和其余奥氏体区构成微阴极形成腐蚀微电池。消除方法：①高温固溶+水淬②加入强碳化物形成元素

铁素体不锈钢腐蚀机理：C、N在铁素体的溶解度低于在奥氏体的溶解度，故在铁素体晶界的偏聚趋势大，易形成铬化物。形成贫铬区。

消除方法：在650-850℃短时加热后便可消除（Cr在铁素体中的扩散速度大于在奥氏体中（Cr时促进铁素体的形成元素））

 

点腐蚀：金属表面局部区域的腐蚀。

应力腐蚀：凡是应力和腐蚀共同作用引起的断裂可统称为应力腐蚀。

不锈钢的韧性或脆性

①铁素体不锈钢的低温脆性：随温度的降低由韧性断裂转变为脆性断裂。可加入少量Mn、Ni细化晶粒提高韧性。

②奥氏体不锈钢的低温脆性：（一般情况面心立方在低温不出现脆性，但奥氏体不锈钢在一定情况也可出现低温脆性）一种情况是实验温度在Md点以下，形成马氏体使韧性降低；解决方法：加入降低Ms点的合金元素（一般Ms降低Md也降低）；另一种情况是在铬锰氮系不锈钢中，锰降低不锈钢的层错能，在低温时大量层错形成冲击值下降。解决方法：加入提高层错能得Ni。

③475℃脆性：高Cr不锈钢（15.5%以上）在400-500℃长时间加热出现的强度增加，韧性下降的现象。原因：富Cr相沉淀析出。

④σ相脆性：高铬铁素体在520-820℃之间长期加热，组织中会出现一种铁与铬的金属化合物FeCr，叫做σ相。造成贫铬区，易产生晶界腐蚀。

2.低温脆性的原因：温度降低促进柯式气团对位错的钉扎作用，使得屈服强度升高；但对弹性模量以及表面能得影响较弱，即对断裂强度的影响不大，使得塑性变形能力受限，脆断的倾向增加。

3.Ms、Mf点的影响因素：

①C增加，Ms、Mf点下降；

②合金元素除Co、Al外均使转变点降低。