资源简介

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特殊性能钢
不锈钢
Part 01
耐热钢
Part 02
耐磨钢
Part 03
特殊物理性能钢
Part 04
不锈钢
不锈钢
在化工、石油等工业部门中，许多机件与酸、碱、盐及含腐蚀性气体和水蒸气直接接触，使机械产生腐蚀。因此，用于制造这些机件的钢除应有一定的力学性能及工艺性能外，还必须具有良好的抗腐蚀性能。因此，为了适应以上使用要求研制了不锈钢。
不锈钢主要指在空气、水、盐水溶液、酸及其他腐蚀性介质中具有高度化学稳定性的钢，又称不锈耐酸钢。不锈钢是不锈钢和耐酸钢的统称，能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢，而在一些化学介质（如酸类）中能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢一般都具有良好的耐蚀性能。
一、成分特点
随着不锈钢中含碳量的增加，其强度、硬度和耐磨性相应提高，但耐蚀性下降。因此，大多数不锈钢的含碳量都较低，有些不锈钢的含碳量甚至低于0.03％（如022Cr18Ni9Ti）。不锈钢中的基本合金元素是铬，只有当含铬量达到一定值时，不锈钢才具有良好的耐蚀性。
因此，不锈钢中的含铬量都在13％以上。不锈钢中还含有镍、钛、锰、氮、铌等元素，以进一步提高耐蚀性或塑性。
二、不锈钢的分类
常用的不锈钢按化学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰不锈钢等，按金相组织特点又可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢等。
三、奥氏体不锈钢
它是应用范围最广的不锈钢，其含碳量很低（≤0.15％)，含铬量为18％，含镍量为9％。这种不锈钢习惯上称为18一8型不锈钢，属于铬镍不锈钢。常用的奥氏体不锈钢有12Cr18Ni9、 06Crl8Ni9N等。
奥氏体不锈钢的含碳量极低，由于镍的加人，采用固溶处理后（即将钢加热到1050一1150℃，然后水冷）可以获得单相奥氏体组织，具有很高的耐蚀性和耐热性，其耐蚀性高于马氏体不锈钢。同时，它具有高塑性，适宜冷加工成形，焊接性能良好。此外，它无磁性，故可用于制造抗磁零件。因此，奥氏体不锈钢广泛应用于在强腐蚀介质中工作的化工设备、抗磁仪表等。
四、马氏体不锈钢
这类钢中的含碳量为0.10％一1.20％，淬火后能得到马氏体，故称为马氏体不锈钢，它属于铬不锈钢。这类钢都要经过淬火、回火后才能使用。马氏体不锈钢的耐蚀性、塑性和焊接性都不如奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢，但由于它具有较好的力学性能，并具有一定的耐蚀性，故应用广泛。含碳量较低的12Cr13、20Cr13等可用于制造力学性能要求较高且要有一定耐蚀性的零件，如汽轮机叶片、医疗器械等；含碳量较高的30Cr13、40Cr13、68Cr13等可用于制造医用手术器具、量具及轴承等耐磨工件。
马氏体不锈钢锻造后需退火，以降低硬度、改善切削加工性能。在冲压后也需进行退火，以消除硬化、提高塑性，便于进一步加工。
五、铁素体不锈钢
铁素体不锈钢的含碳量＜0 .12％，含铬量为11.50％一30％，属于铬不锈钢。铬是缩小奥氏体相区的元素，可使钢获得单相铁素体组织，即使将钢从室温加热到高温（900一1100℃），其组织也不会发生显著变化。它具有良好的高温抗氧化性（700℃以下），特别是耐蚀性较好。但其力学性能不如马氏体不锈钢，塑性不及奥氏体不锈钢，故多用于受力不大的耐酸结构件和作为抗氧化钢使用，如各种家用不锈钢厨具、餐具等。常用的铁素体不锈钢有10Cr17、022Cr30Mo2等。
六、常用不锈钢的成分、热处理、力学性能及用途
六、常用不锈钢的成分、热处理、力学性能及用途
耐热钢
耐热钢
耐热钢是指在高温下具有良好的化学稳定性和较高的强度，能较好适应高温条件的特殊性能钢。
钢的耐热性包含高温抗氧化性和高温强度两个指标。在高温下具有抗高温介质腐蚀能力的钢称为抗氧化钢；在高温下仍具有足够力学性能的钢称为热强钢。耐热钢是抗氧化钢和热强钢的总称。
一、抗氧化钢
在高温下有较好的抗氧化能力，并有一定强度的钢称为抗氧化钢。这类钢主要用于长期在高温(＜650℃）下工作，但强度要求不高的零件，如各种加热炉的炉底板、渗碳处理用的渗碳箱等。
抗氧化钢加人的合金元素为Cr、Si、Al等，它们在钢表面形成致密的、高熔点的、稳定的氧化膜（Cr2O3、SiO2、Al203）。由于氧化膜严密而牢固地覆盖在钢的表面，使钢与高温氧化性气体隔绝，从而避免了钢的进一步氧化。常用的抗氧化钢有4Cr9Si2、 1Cr13SiAl等。
二、热强钢
在高温下具有良好的抗氧化性，并有较高的高温强度的钢称为热强钢。通常加人W、Mo、Ti、V等合金元素，以提高钢的高温强度。常用的热强钢有15CrMo、4Cr14Ni14W2Mo等。15CrMo钢是典型的锅炉用钢，可以制造在300℃一500℃下长期工作的零件。 4Cr14Ni14W2Mo钢可以制造600℃以下工作的零件，如汽轮机叶片、大型发动机排气阀等。
三、奥氏体不锈钢
它是应用范围最广的不锈钢，其含碳量很低（≤0.15％)，含铬量为18％，含镍量为9％。这种不锈钢习惯上称为18一8型不锈钢，属于铬镍不锈钢。常用的奥氏体不锈钢有12Cr18Ni9、 06Crl8Ni9N等。
奥氏体不锈钢的含碳量极低，由于镍的加人，采用固溶处理后（即将钢加热到1050一1150℃，然后水冷）可以获得单相奥氏体组织，具有很高的耐蚀性和耐热性，其耐蚀性高于马氏体不锈钢。同时，它具有高塑性，适宜冷加工成形，焊接性能良好。此外，它无磁性，故可用于制造抗磁零件。因此，奥氏体不锈钢广泛应用于在强腐蚀介质中工作的化工设备、抗磁仪表等。
耐磨钢
耐磨钢
大家对坦克履带、挖掘机铲齿、铁道道岔、球磨机衬板这些零件并不陌生，它们都是在强烈冲击和严重磨损条件下工作的，这就要求这类零件具有良好的耐磨性。
耐磨钢指在巨大压力和强烈冲击载荷作用下能发生硬化的高锰钢。
一、典型的耐磨钢
高锰钢ZGMn13为典型的耐磨钢，它是1882年由英国人R.A．哈德菲尔德首先制成的，故标准型ZGMn13钢又称哈德菲尔德钢。
高锰钢是一种铸钢，其化学成分特点是高碳（含碳量为0.9％一1.4％）、高锰（含锰量为11％一14％)。碳含量较高可以提高耐磨性；锰含量很高，可以保证热处理后得到单相奥氏体组织。
常用的耐磨钢牌号有ZGMn13-1、ZGMn13-2、ZGMn13-3和ZGMn13-4。
二、性能特点及用途
为使高锰钢获得单相奥氏体组织，须对其进行水韧处理。水韧处理是将高锰钢加热至1000一1100℃，保持一定时间，使碳化物全部溶人奥氏体中，然后水冷，得到单相奥氏体。水韧处理后，其韧性很好，但硬度并不高（≤220HBW)，当受到强烈的冲击、挤压和摩擦时，其表面因塑性变形而产生强烈的变形强化，使表面硬度显著提高（50HRC以上），因而可获得很高的耐磨性，其心部仍保持良好的塑性和韧性。当旧的表面磨损后，露出的新的表面膜又在冲击和摩擦的作用下形成新的耐磨层。故这种钢具有很高的耐磨性和抗冲击能力。但这种钢只有在受强大压力、强烈冲击和剧烈摩擦条件下，才有高的耐磨性，在一般工作条件下并不耐磨。
因此，耐磨钢主要应用于巨大压力和强烈冲击载荷作用下工作的零件，例如起重机和拖拉机的履带、挖掘机铲斗的斗齿、碎石机的颗板、铁路道岔、防弹钢板等。此外，这种钢极易加工硬化，切削加工困难，故高锰钢零件大多采用铸造成形。
三、加工特点
由于高锰钢碳、锰含量高，极易产生加工硬化，难以进行切削加工，且焊接性也差，因而基本上都是铸造成型，并尽量避免对铸件进行加工。铸件上的孔、槽尽可能铸出。
特殊物理性能钢
特殊物理性能钢
特殊物理性能钢，在钢的定义范围内具有特殊磁性、电性、弹性、膨胀性等物理特性的钢，包括软磁钢、永磁钢、无磁钢以及特殊弹性钢、特殊膨胀钢、高电阻钢和合金等。
特殊物理性能钢
软磁钢，从广义讲，包括两部分：一部分是指一般电工用硅钢、纯铁；另一部分是指除一般电工用硅钢、纯铁以外的要求磁导率特性的特殊合金钢，如含616%A1的铁铝系软磁合金，这 些产品国内按“精密合金”（软磁合金）管理。
1. 软磁钢
永磁钢，指具有永久磁性的钢，包括变形永磁钢、铸造永磁钢和粉末烧结永磁钢等。变形永磁钢国内按“精密合金”（变形永磁合金）管理。
2. 永磁钢
特殊物理性能钢
无磁钢，也称低磁钢，指在常温状态下不具有磁性（实际是磁导率和剩磁很低）的稳定的奥氏体型合金钢。常见的有铬镍奥氏体型钢(如0Crl6Nil4)、高锰铝奥氏体型钢(如45Mnl7Al3)等。
3. 无磁钢
特殊弹性钢，指在钢的定义范围内具有特殊弹性的合金钢，但不包括一般常用的碳素弹簧钢和合金弹簧钢。特殊弹性钢，如2Crl9Ni9Mo (3J09),相当国外常用牌号19-9Mo，与18-8型铬镍不锈钢成分相近，但具有较高弹性，国内按“精密合金”（弹性合 金）管理。
4. 特殊弹性钢
特殊物理性能钢
特殊膨胀钢，指在钢的定义范围内具有特殊膨胀性能的合金钢。如含铬约28%的特殊膨胀性能钢（4J28);化学成分与不锈钢55中的lCr28基本一致，在一定温度范围内具有和软玻璃相近的平 均线膨胀系数，用于与相应的软玻璃进行匹配封接。特殊膨胀钢 国内按“精密合金”（膨胀合金）管理。
5. 特殊膨胀钢
特殊物理性能钢
高电阻钢和合金，指在钢的定义范围内具有较高电阻值的合金钢或合金。主要是铁铬铝系高电阻电热合金钢，如lCrl3Al4、0&25A15等。
这部分钢与镍铬系高电阻电热合金等组成高电阻电热钢和合金的完整体系，一般按“特殊合金”管理。
6. 高电阻钢和合金
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