1、毕 业 设 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要摘要奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含 Cr 约18%、 Ni8%10%、C 约 0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的 18Cr-8Ni 钢和在此基础上增加 Cr、Ni 含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti 等元素发展起来的高 Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入 S， Ca，Se，Te 等元素，则具有良好的易切削性。本论文主要对奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 热处理过程及其耐蚀性的研究，包括锻造、预先热处理
2、、固溶处理、稳定化处理等材料成型的完整的热处理过程的介绍。并且本文还对不锈钢 1Cr18Ni9Ti 耐蚀性的原因，怎样做才能使其更具耐蚀性等等问题都做了一些介绍。不锈钢热处理过程中所用到的真空热处理炉，其结构、特性相当复杂，本文也对真空热处理炉做了一些介绍，用真空热处理炉做的不锈钢，可以防止不锈钢氧化脱碳保证工件的表面质量和机械性能。本文还对不锈钢1Cr18Ni9Ti 的化学热处理、表面处理进行了一些介绍，表出面处理使其性能有更大的提高。最后文章对不锈钢热处理后的检验也做了介绍，主要为金相、力学性能等方面的检验。关键词：奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 固溶处理 稳定化处理 耐蚀性毕 业 设
3、 计 （ 论 文 ） 中 文 摘 要Title:1Cr18Ni9Ti heat treatment process and corrosion resistance ofAbstract: Austenitic stainless steel at room temperature, refers to with austenite stainless steel. Steel containing Cr18%, Ni8%10%, C approximately 0.1%, with a stable austenite. Austenitic chromium nickel stainles
4、s steel including the prestigious 18Cr-8Ni steel and on the basis of increased Cr, Ni content and adding Mo, Cu, Si, Nb, Ti and other elements of development of high Cr-Ni series steel. Austenitic stainless steel non-magnetic and has high toughness and plasticity, but its strength is low, not possib
5、le through phase change to intensive, can only through the cold hardening, such as the accession to the S, Ca, Se, Te and other elements, it has good cutting performance. This thesis mainly on austenitic stainless steel 1Cr18Ni9Ti heat treatment process and corrosion resistance of the film, includin
6、g the preliminary heat treatment, forging, solid solution treatment, stabilized material forming a complete heat treatment process are introduced. And this paper also stainless steel1Cr18Ni9Ti corrosion reason, what can I do to make it more corrosion resistance and so on have made some introduction.
7、 Stainless steel heat treatment process used in the vacuum heat treatment furnace, its structure, properties are complicated, this article also to the vacuum heat treatment furnace were introduced, with the vacuum heat treatment Keywords:Austenitic stainless stee 1Cr18Ni9Ti Solid solution treatmentS
8、tabilizing treatment Corrosion resistance常州机电职业技术学院毕业论文第 3 页 共 52 页目 录1 绪论 .41.1 不锈钢的历史起源及分类 .51.1.1 铁素体不锈钢 .61.1.2 马氏体不锈钢 .61.1.3 奥氏体不锈钢 .61.2 不锈钢的应用及工作环境 .71.2.1 不锈钢在建筑业中的应用 .71.2.2 不锈钢在海洋装置上的应用 .81.3 国内外不锈钢的发展情况 .101.3.1 彩色不锈钢 .101.3.2 日本废不锈钢利用 .121.3.3 国内外不锈钢焊条使用现状 .121.4 本论文的目的与意义 .142. 奥氏体不锈钢
9、1Cr18Ni9Ti 的热处理工艺过程 .152.1 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的冶炼研究及锻造处理 .152.1.1 1Cr18Ni9Ti 的凝固行为 .152.1.2 1Cr18Ni9Ti 的锻造处理 .192.2 奥氏体不锈钢热处理设备 真空热处理炉 .202.2.1 真空热处理炉概述 .202.2.2 真空热处理炉设计 .232.3 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的固溶处理与稳定化处理 .272.3.1 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的固溶处理 .272.3.2 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的稳定化处理 .292.3.3 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti
10、 的化学热处理 .332.3 全腐蚀试验 .362.4 晶间腐蚀试验 .373 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 的抗蚀性处理 .393.1 造成不锈钢腐蚀的原因及机理 .393.2 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 常用的抗蚀热处理方式 .403.3 固溶处理与稳定化处理对耐蚀性能的影响 .413.4 讨论与结论 .434 奥氏体不锈钢 1Cr18Ni9Ti 热处理后检验 .444.1 试验方法与结果 .444.2 结果分析 .454.3 小结 .475 结论 .48致谢 .49参考文献 .50常州机电职业技术学院毕业论文第 4 页 共 52 页1 绪论奥氏体不锈钢 1913 年在德国问
11、世，在不锈钢中一直扮演着最重要的角色，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的 70%钢号也最多，当今我国常用奥氏体不锈钢的牌号就有 40 多个，最常见的就是 18-8 型。奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含 Cr 约18%、 Ni8%10%、C 约 0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的 18Cr-8Ni 钢和在此基础上增加 Cr、Ni 含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti 等元素发展起来的高 Cr-Ni 系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入 S，Ca，Se，Te 等元
12、素，则具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有 Mo、 Cu 等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中的含碳量若低于 0.03%或含Ti、Ni ，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸具有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有全面的和良好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。奥氏体不锈钢生产工艺性能良好，特别是铬镍奥氏体不锈钢，采用生产特殊钢的常规手段可以顺利地生产出各种常用规格的板、管、带、丝、棒材以及锻件和铸件。由于合金元素(特别是铬)含量高而碳含量又低，多采用电弧炉加氩氧脱碳(AOD) 或真空脱氧脱碳 (VOD)法大批量生产这类不锈钢
13、材，对于高级牌号的小批量产品可采用真空或非真空非感应炉冶炼，必要时加电渣重熔。 铬镍奥氏体不锈钢优良的热塑性使其易于施以锻造、轧制、热穿孔和挤压等热加工，钢锭加热温度为 11501260，变形温度范围一般为 9001150 ，含铜、氮以及用钛、铌稳定化的钢种偏靠低温，而高铬、钼钢种偏靠高温。由于导热差，保温时间应较长。热加工后工件空冷即可。铬锰奥氏体不。锈钢热裂纹敏感性较强，钢锭开坯时要小变形、多道次，锻件宜堆冷。可以进行冷轧、冷拔和旋压等冷加工工艺和冲压、弯曲、卷边与折叠等成形操作。铬镍奥氏体不锈钢加工硬化倾向较铬锰钢弱，一次退火后冷变形量可以达到 70%90%，常州机电职业技术学院毕业论文
14、第 5 页 共 52 页但铬锰奥氏体不锈钢由于变形抗力大，加工硬化倾向强，应增加中间软化退火次数。一般中间软化退火处理为 10501100水冷。奥氏体不锈钢也可生产铸件。为了提高钢液的流动性，改善铸造性能，铸造钢种合金成分应有所调整：提高硅含量，放宽铬、镍含量的区间，并提高杂质元素硫的含量上限。奥氏体不锈钢使用前应进行固溶处理，以便最大限度地将钢中的碳化物等各种析出相固溶到奥氏体基体中，同时也使组织均匀化及消除应力，从而保证优良的耐蚀性和力学性能。正确的固溶处理制度为 10501150加热后水冷（细薄件也可空冷） 。固溶处理温度视钢的合金化程度而定：无钼或低钼钢种应较低（1100 ） ，而更高
15、合金化的牌号如 00Cr20Ni18Mo-6CuN、 00Cr25Ni22Mo2N 等宜较高（10801150） 。 生产中广泛采用先进技术，如炉外精炼率达到 95%以上，连铸比超过80%，高速轧机和精、快锻机等普遍推广。特别是在冶炼和加工过程中实现电子计算机控制，保证了产品质量和性能的可靠和稳定。1.1 不锈钢的历史起源及分类不锈钢的发明和使用，要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托，研究武器的改进工作。那时，士兵用的步枪枪膛极易磨损，布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。布雷尔利发明的不锈钢于 1916 年取得英国专利权并开始大量生产，至此，从垃圾堆中偶
16、然发现的不锈钢便风靡全球，亨利布雷尔利也被誉为“ 不锈钢之父” 。不锈钢不易产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性，所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可满足建筑师和结构设计人员的需要。不锈钢的分类：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。在这里主要介绍前四种常用的不锈钢，其中最常见的是奥氏体不锈钢 1。常州机电职业技术学院毕业论文第 6 页 共 52 页1.1.1 铁素体不锈钢含铬 12%-30
17、%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28 等。铁素体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。1.1.2 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
18、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。1.1.3 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 钢的含碳量小于 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、焊接性和耐蚀性能，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。奥氏体
19、不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至 1050-1150，然后水冷，以获得单相奥氏体组织。常州机电职业技术学院毕业论文第 7 页 共 52 页1.2 不锈钢的应用及工作环境1.2.1 不锈钢在建筑业中的应用近年来，应用不锈钢作为建筑材料正日益广泛。使用越来越广泛有着多方面的原因，其中包括对材料更好的了解、企图更新某些设计，设想生产出一种既耐久又无需维护的结构材料等。 早期，不锈钢用于建筑方面只局限在某些场合，即在过去认为没有适当材料的场合建筑师们正在寻求一种有特殊作用的新材料。实际上许多这样的场合，不锈钢已长期被使用而其效果已经经过长期不断地对不锈钢的冲刷作用，使生产厂家相信不锈钢材料用于室外
20、场合甚至在高腐蚀性气体的条件下也不腐蚀。 由于不锈钢具有耐用和几乎无需要维护表面这两种特性，促使人们较以往任何时候都更加重视其应用。大多数建筑材料的价格都在一定比例迅速上涨，而有许多材料的涨价又远远超过不锈钢材料。为保养和维持建筑物内外结构处于良好状态的费用更加猛涨得惊人。今天的建筑师必须认真地考虑建筑物的全部情况。如果建筑物长年需要更换或维修，那么建筑师的设计是失败的。 近年来，游泳池的墙壁已采用不锈钢。长期以来采用的主要材料混凝土需要每年修补和涂刷，尤其是在北方地区用碳钢并加涂层建造的游泳池每年也需要大面积的擦洗和涂刷，上述两者都增加了游泳池一笔可观的使用开支。当游泳池采用不锈钢材料（30
21、4 型，2B 光洁度）做侧壁时，擦洗就很简单，只需用水和肥皂便能很快洗净。现在的游泳池常常采用不锈钢槽壁和混压土池底，池底用混凝土主要是为了防滑。某些建筑物的墙壁用 304 型，8 级镜面抛光的不锈钢作材料。互相连接的不锈钢板都经过抛光和着色打磨使墙壁具有一致的色凋和反光性。为了防止油垢，大面积的不锈钢板的露出部分（茸脚）安装在由使镀锌板和压缩板组成的厚夹层中。抛光的不锈钢板用环氧树脂作粘结剂与镀锌钢板连接固定。 由干不锈钢能得到很软的性能，使它右可能用来作屋顶覆盖层材料。正是因为这种材料容易成形，耐用美观，故许多建筑师选用不锈钢不仅单纯把它作为一种保护层，而是作为总体设计的组成部分。 常州机
22、电职业技术学院毕业论文第 8 页 共 52 页某些建筑物（室内滑冰场管）用不锈钢材料建造永平重叠层的屋顶，不仅使该建筑从设计的观点上美观大方，而且由于不锈钢表面的反光作用，使室内滑冰季节得以延长而兔去承担不合理的投资。 对于某些特殊结构，往往由于应用不锈钢使许多难题得到解决。比如有一座汽车库，设计时要求停车库对停放汽车不仅要有保护作用且对排出气体具有良好通风作用；同时还能使一定程度的阳光进入车库，选材既经久耐用又无需保养。为满足上述要求，设计者选用(1525cm)201 型不锈钢格板，将格板固定在垂直柱子上，使内外交错造成重叠布局为增强建筑设汁效果，交错的外格板上采用浮面光洁度，外围的成行柱格
23、板采用普通 2B 光洁度，所有里面的格板均为 2D 光洁度。这种交借变化的格局使车库具有一个生动的外观。 对于一座建筑物的屋顶结构，其使用寿命和外观应同样重视。在机场的餐厅，为了使屋顶美观，排气风扇都用不锈钢板遮盖。在选择遮盖材料时，还特别强调了材料的不反光性。所选用的村料为 304 型不锈钢，粗抛光，低反射性，6 级光洁度。对于光沽度的选择要特别注意到特别由于发出眩光，防碍飞行员在到达目的地着陆时的视线。 办公大厅的内外建筑给构中都采用了不锈钢材料。其建筑措施采用不锈钢作幕墙。建筑入口处的柱列都包上不锈钢板，建筑物正面所有窗户的净化装置也都途盖上不锈钢。 办公大厦休息厅上面的无花板是由带有浮
24、雕的不锈钢板组成。利用阳模和阴模冲制不锈钢薄板上的浮凸部分。不锈钢不仅使用寿命长，而且是制作俘凸给构的好材料，这样可以加强建筑物的造型美，故往往是广场的主要标志。不锈钢作为主要材料用于室外艺末建筑的另一例子是矗立在河畔上有名的拱桥。1.2.2 不锈钢在海洋装置上的应用各种不同类型的不锈钢正在日益广泛和成功地用于各种不同的海洋环境中。必需指出，在海水中不锈钢要长期免于腐蚀需要复杂的防腐工程技术和大量投资。奥氏体和马氏体不锈钢很久以来就用于航海动力装置上的过热器管道以及透平机叶片。在这些装置中要保持低氯化物含量是很不容易的，因为航海动力装置的应用技术与一般发电装置的基本原理并无差别。不锈钢也正在用
25、于远洋常州机电职业技术学院毕业论文第 9 页 共 52 页商船上的大容量化学容器，其使用情况在某些方面与陆地化工厂的使用条件截然不同。 大多数不锈钢牌号在海洋条件下应用都能得到满意的结果，但不同牌号则对应力腐蚀开裂表现敏感。以 410 型为代表的马氏体钢和 430 型为代表的铁素体钢，在海洋条件下，数月内便会生锈。这种均匀锈蚀可通过机械打磨加以去除。比较受欢迎的不锈钢是奥氏体不锈钢，因为它的抗锈蚀能力较强（但由于应力腐蚀开裂则例外） 。随着时间迁移，奥氏体不锈钢也会发黑。如果由于美观或其它方面的原因，这种发黑也可以通过打磨去除。不锈钢在海水中很少会产生均匀锈烛，所以在实际使用中可不必担心。推进
26、器海洋上的拖轮和其它船只上的推进器可由铸造不锈钢 CF8（相当干 304 型不锈钢）制成。当船只不航行时，从推进器主轴通过轴承到船体，构成一个导电的金属回路。相当于成分为 410 型不锈钢的铸造推进器也经常披选用，并在其它方面得到广泛应用如用于破冰船等。 近代不锈钢技术的发展，已开始采用复相奥氏体铁素体不锈钢20Cr8Ni3.5Mo 来铸造远洋巨轮上大型推进器（重达 3000kg） 。经常在港口工作的船只，特别容易遇到海面上的原木或其它浮体而加速推进器的损坏。因此，采用奥氏体不锈钢制作推进器能通过矫直或焊接的办法而得到修复，这是选材上一个值得重视的问题。 泵早已观察到离心泵在海水工作的条件下，
27、如采用不锈钢构件，则能显示出一定的可靠性。在保持流动的海水中，采用 CF8M 铸造不锈钢叶轮（其成分相当于 316 型不锈钢）以及用 316 型不锈钢作主轴，可以不出任何问题。当水泵停止工作时，缝隙腐蚀和点腐蚀很可能就成为严重问题。但如果来用较为活泼而又易锈的铸铁制造一个壁厚相当大的泵箱时，则铸铁在停机时间能起到阴极保护作用。当泵工作时，铸铁箱的阴极保护作用下一定能使下锈钢极化，但流动的水维待了阴极保护作用。此外，长期工作的泵可能由于交替使用，既有时海水更换成淡水而起到防护作用。 散装容器 不锈钢一直被用来作为货运中的散袋容器，用以装载液化天然气体（LNG ） ，化学药品、饮料等。货运中盛 L
28、NG 的容器习惯采用 304L 型不锈钢，其目的不是为了耐腐蚀而是考虑到在低温状态下的机械性能。 常州机电职业技术学院毕业论文第 10 页 共 52 页对于海运化学制品的容器，采用不锈钢的目的主要是考虑到它的耐腐蚀性，这与陆地化学制品的储运是不同的。如果船只属于一般不定期货轮，则运载化学制品的容器也可以运输任何物品，从醋酸、糟浆到二甲苯。一般都用 316L型不锈钢作阀门、货运泵、管遭、加热盘管以及容器本身。容器可以由整体不锈钢组成或用碳钢包复上一层 1.5 2.0mm 的不锈钢板制成。在使用之前，必须进行细致的检查板材是否有缺陷并进行彻底的清洁处理和钝化处理。 实验表明装有化学制品的客器允许用
29、海水进行冲洗，但随后必烦很快用淡水冲洗。对于在容器内的任何不锈钢加热装置，当氯化物未彻底冲刷掉以前，切莫启动以防产生应力腐蚀开裂。化学制品容器设计时，不应考虑用来盛海水因为这样做会导致产生缝隙腐蚀的危险。如果设计方案中规定非用来盛海水不可，那么就必须考虑采取阴极保护系统以控制缝隙腐蚀的发展。在这种情况下，不锈钢容器可能会产生难以去除的石灰质沉积物，这是一个值得重视的问题。 热交换器 强迫水循环系统的冷却器和电站蒸汽冷凝器已广泛采用奥氏体不锈钢管道，后者的进水口因高度污染而不宜采用铜合金材料。比较受欢迎的好材料为 316 型不锈钢。在海岸和港湾地区，大量外来的团块和淤泥进入冷凝器管道，特别容易造
30、成严重障碍，这种情况必须采取措施加以排除。一种合理的措施就是采用橡胶球循环通过管道中，由于橡胶球能产生挤压作用从而清理了管壁。当海水的流动速度大约为 1m/s 时，便可以防止海洋有机类杂物被吸入，从而保怔了冷凝器管道免于产生点腐蚀。不同于其它有色合金，采用不锈钢作冷凝器的管道则不受最大流速的限制，但却与整个泵装置的经济效果有关。1.3 国内外不锈钢的发展情况国内外不锈钢发展主要在一些方面，如彩色不锈钢、不锈钢精炼剂、废不锈钢的处理及不锈钢焊条的发展：1.3.1 彩色不锈钢不锈钢着色技术起源于英国伯明翰国际镍公司欧洲研究开发中心，第一项不锈钢着色技术主要是把不锈钢着成黑色，并取得专利；19391941 年，又相
