不銹鋼的知識
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一、316和316L不銹鋼
316和317不銹鋼（317不銹鋼的性能見后）是含鉬不銹鋼種。317不銹鋼中的鉬含量略高明于316不銹鋼。由于鋼中鉬，該鋼種總的性能優(yōu)于310和304不銹鋼。高溫條件下，當(dāng)硫酸的濃度低于15％和高于85％時，316不銹鋼具有廣泛的用途。316不銹鋼還具有良好的而氯化物侵蝕的性能，所以通常用于海洋環(huán)境。
316L不銹鋼的*大碳含量0.03，可用于焊接后不能進(jìn)行退火和需要*大耐腐蝕性的用途中。
——耐腐蝕性
耐腐蝕性能優(yōu)于304不銹鋼，在漿和造紙的生產(chǎn)過程中具有良好的耐腐蝕的性能。而且316不銹鋼還耐海洋和侵蝕性工業(yè)大氣的侵蝕。
——耐熱性
在1600 度以下的間斷使用和在1700度以下的連續(xù)使用中，316不銹鋼具有好的耐氧化性能。在800-1575度的范圍內(nèi)，*好不要連續(xù)作用316不銹鋼，但在該溫度范圍以外連續(xù)使用316不銹鋼時，該不銹鋼具有良好的耐熱性。316L不銹鋼的耐碳化物析出的性能比316不銹鋼更好，可用上述溫度范圍。
——熱處理
在1850-2050度的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行退火，然后迅速退火，然后迅速冷卻。316不銹鋼不能過熱處理進(jìn)行硬化。
——焊接
316不銹鋼具有良好的焊接性能?？刹捎盟袠?biāo)準(zhǔn)的焊接方法進(jìn)行焊接。焊接時可根據(jù)用途，分別采用316Cb、316L或309Cb不銹鋼填料棒或焊條進(jìn)行焊接。為獲得*佳的耐腐蝕性能，316不銹鋼鋼的焊接斷面需要進(jìn)行焊后退火處理。如果使用316L不銹鋼，不需要進(jìn)行焊后退火處理。
——典型用途
紙漿和造紙用設(shè)備熱交換器、染色設(shè)備、膠片沖洗設(shè)備、管道、沿海區(qū)域建筑物外部用材料。
二、不銹鋼熱軋鋼板
不銹鋼熱軋鋼板是用熱軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板。厚度不大于3mm的為薄板，厚度大于3mm的為厚板。用于化工、石油、機(jī)械、船舶等行業(yè)制造耐蝕零件、容器和設(shè)備。
其分類和牌號如下：
1．奧氏體型鋼 (1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4) 1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9) 00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12;（11) 0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13) 0Cr17Ni12Mo2；(14) 00Cr17Ni14Mo2；(15) 0Cr17Ni12Mo2N；(16) 00Cr17Ni13Mo2N； (17) 1Cr18Ni12Mo2Ti；(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti；(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti；(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti；(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2；(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23) 0Cr19Ni13Mo3；(24) 00Cr19Ni13Mo3；(25) 0Cr18Ni16Mo5；(26) 1Cr18Ni9Ti；(27) 0Cr18Ni10Ti；(28) 0Cr18Ni11Nb；(29) 0Cr18Ni13Si4；
2．奧氏體——鐵素體型鋼 （30） 0Cr26Ni5Mo2；（31）00Cr18Ni5Mo3Si2；
3．鐵素體型鋼 （32）0Cr13Al；(33) 00Cr12；(34) 1Cr15；(35)1Cr17；(36)1Cr17Mo；(37)00Cr17Mo； (38)00Cr18Mo2；(39)00Cr30Mo2； (40)00Cr27Mo
4．馬氏體型鋼 （41）1Cr12；（42）0Cr13；（43）；1Cr13；（44）2Cr13；（45）3Cr13；（46）4Cr13；（47）3Cr16；（48）7Cr17
5．沉淀硬化型鋼 （49）0Cr17Ni7Al
三、不銹鋼冷軋鋼板
不銹鋼冷軋鋼板是用冷軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板，厚度不大于3mm的為薄板，厚度大于3mm的為厚板。用于制作耐腐蝕部件，石油、化工的管道、容器、醫(yī)療器械、船舶設(shè)備等，其分類和牌號如下：
1．奧氏體型鋼 除與熱軋部分相同外（29種），還有：（1）2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8
2．奧氏體——鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外（2種），還有：(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti
3．鐵素體型鋼 除與熱軋部分相同外（9種），還有：00Cr17
4．馬氏體型鋼 除與熱軋部分相同外（8種），還有1Cr17Ni2 5.沉淀硬化型鋼：同熱軋部分。
四、鐵素體、奧氏體、馬氏體簡介
大家知道固態(tài)金屬及合金都是晶體，即在其內(nèi)部原子是按一定規(guī)律排列的，排列的方式一般有三種即：體心立方晶格結(jié)構(gòu)、面心立方晶格結(jié)構(gòu)和密排六方晶格結(jié)構(gòu)。金屬是由多晶體組成的，它的多晶體結(jié)構(gòu)是在金屬結(jié)晶過程中形成的。組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)：910℃以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的α—鐵，910℃以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的Υ—鐵。如果碳原子擠到鐵的晶格中去，而又不破壞鐵所具有的晶格結(jié)構(gòu)，這樣的物質(zhì)稱為固溶體。碳溶解到α—鐵中形成的固溶體稱鐵素體，它的溶碳能力極低，*大溶解度不超過0.02%。而碳溶解到Υ—鐵中形成的固溶體則稱奧氏體，它的溶碳能力較高，*高可達(dá)2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。鋼在高溫時所形成的奧氏體，過冷到727℃以下時變成不穩(wěn)定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下，這時奧氏體中的碳原子已無擴(kuò)散的可能，奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過飽和的α固溶體，稱為馬氏體。由于含碳量過飽和，引起馬氏體強(qiáng)度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。 不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻。實驗證明，只有含鉻量超過12%時鋼的耐蝕性能才會大大提高，因此，不銹鋼中的含鉻量一般均不低于12%。由于含鉻量的提高，對鋼的組織也有很大影響，當(dāng)鉻含量高而碳含量很少時，鉻會使鐵碳平衡，圖上的Υ相區(qū)縮小，甚至消失，這種不銹鋼為鐵素體組織結(jié)構(gòu)，加熱時不發(fā)生相變，稱為鐵素體型不銹鋼。當(dāng)含鉻量較低（但高于12%），碳含量較高，合金在從高溫冷卻時，極易形成馬氏體，故稱這類鋼為馬氏體型不銹鋼。鎳可以擴(kuò)展Υ相區(qū)，使鋼材具有奧氏體組織。如果鎳含量足夠多，使鋼在室溫下也具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)，則稱這種鋼為奧氏體型不銹鋼。
五、不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用
1．1960年——1999年約40年間，西方國家的不銹鋼產(chǎn)量從215萬噸猛增到1728萬噸，增加了約8倍，平均年增長率約為5.5%。不銹鋼主要用于廚房、家電、運輸、建筑、土木各領(lǐng)域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產(chǎn)品主要有全自動洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點看，不銹鋼的需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大。 在運輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng)，用于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為20-30kg，全世界的年需求約100萬噸，這是不銹鋼*大的應(yīng)用領(lǐng)域。 在建筑領(lǐng)域，*近的需求急劇增長，如：新加坡地鐵車站的防護(hù)裝置，使用了約5000噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后，用于建筑業(yè)的不銹鋼增長了約4倍，主要用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。80年代，在日本沿海地區(qū)使用304型無涂漆材作為屋頂材料，從防銹考慮，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂猛科岵讳P鋼。進(jìn)入90年代，開發(fā)了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體系不銹鋼，被用作屋頂材料，同時為了美觀性，開發(fā)了各種表面精加工技術(shù)。 在土木領(lǐng)域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區(qū)，為防止高速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽，這就加速了鋼筋的腐蝕，所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路中，近3年間約有40處采用了不銹鋼鋼筋，每處的使用量為200-1000噸，今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場將有所作為。
2．今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長壽命和IT的普及。 關(guān)于環(huán)保方面，首先從大氣環(huán)保的觀點看，用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、LNG發(fā)電裝置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴(kuò)大。還有估計在21世紀(jì)初將投入實際應(yīng)用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點看，在給水、排水處理裝置中，具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴(kuò)大需求。 關(guān)于長壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應(yīng)用在增加，預(yù)計這種潮流將遍及全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為20-30年，廢材處理成為一大問題。*近以壽命達(dá)到100年為目標(biāo)的建筑物開始出現(xiàn)，這樣具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長。從地球環(huán)保的觀點看，長壽命在減少土木、建筑廢材的同時，有必要從引入新概念的設(shè)計階段探討如何降低維修成本。關(guān)于IT的普及，在IT的發(fā)展和普及過程中，功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用，對高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手機(jī)和微機(jī)部件中，靈活應(yīng)用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中，具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。不銹鋼具有多種其它金屬沒有的優(yōu)異性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)性的材料，今后對應(yīng)時代的變化，不銹鋼將廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。
六、不銹鋼的切削加工特點：
——不銹鋼的切削加工
隨著航空、航天、石油、化工、冶金和食品等工業(yè)的蓬勃發(fā)展，不銹鋼材料已得到廣泛應(yīng)用，而不銹鋼材料由于韌性大、熱強(qiáng)度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、切削時塑性變形大、加工硬化嚴(yán)重、切削熱多、散熱困難等原因，造成刀尖處切削溫度高、切屑粘附刃口嚴(yán)重、容易產(chǎn)生積屑瘤，既加劇了刀具的磨損，又影響加工表面粗糙度。此外，由于切屑不易卷曲和折斷，也會損傷已加工表面，影響工件的質(zhì)量。為提高加工效率和工件質(zhì)量，正確選擇刀具材料、車刀幾何參數(shù)和切削用量至關(guān)重要。
——刀具材料的選擇
正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)不銹鋼的切削特點，刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、韌性、高硬度和高耐磨性且與不銹鋼的粘附性要小。
常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼兩大類，形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速鋼材料。由于高速鋼切削不銹鋼時的切削速度不能太高，因此影響生產(chǎn)效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應(yīng)選用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質(zhì)合金材料有：鎢鈷類(YG3、YG6、 YG8、YG3X、YG6X)，鎢鈷鈦類(YT30、YT15、YT14、YT5)，通用類(YW1、YW2)。YG類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易與切屑粘結(jié)，因此適用于不銹鋼粗車加工；而YW類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能以及韌性都較好，適合于不銹鋼的精車加工。加工 1Cr18Ni9Ti奧氏體不銹鋼時，不宜選用YT類硬質(zhì)合金，由于不銹鋼中的Ti和YT類硬質(zhì)合金中的Ti產(chǎn)生親合作用，切屑容易把合金中的Ti帶走，促使刀具磨損加劇。
——刀具幾何角度的選擇
刀具切削部分的幾何角度，對于不銹鋼切削加工的生產(chǎn)率、刀具耐用度、被加工表面粗糙度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影響，合理選擇和改進(jìn)刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。
1. 車刀前角γ0的選擇：
前角的大小決定刀刃的鋒利與強(qiáng)度。增大前角可以減小切屑的變形，從而減小切削力和切削功率，降低切削溫度，提高刀具耐用度。但是增大前角會使楔角減小，降低刀刃強(qiáng)度，造成崩刃，使刀具耐用度下降。車削不銹鋼時，在不降低刀具強(qiáng)度的條件下，應(yīng)把前角適當(dāng)取大一些。在刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工硬化趨勢，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取12°～20°。
2. 車刀后角α0的選擇
在切削過程中，后角可以減小后刀面與切削表面的摩擦。若后角過大，則楔角減小，使散熱條件惡化，刀具刃口強(qiáng)度下降，降低刀具耐用度；若后角過小，摩擦嚴(yán)重，則會使刃口變鈍，增大切削力，增高切削溫度，加劇刀具磨損。在一般情況下，后角變化不大，但必須有一個合理的數(shù)值，以利于提高刀具的耐用度。車削不銹鋼時，由于不銹鋼的彈性和塑性都比普通碳素鋼大，所以刀具后角過小會使切斷表面與車刀后角的接觸面積增大，摩擦產(chǎn)生的高溫區(qū)集中于車刀后角，加快車刀磨損，降低被加工表面光潔度，所以車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大一些，但后角過大又會降低刀刃強(qiáng)度，直接影響車刀的耐用度，因此，一般情況下車刀后角宜取6°～10°。
3. 車刀主偏角Kr的選擇
當(dāng)切削深度ap 和進(jìn)給量f不變時，減小主偏角Kr可使散熱條件得到改善，減少刀具損壞，使刀具切入、切出平穩(wěn)。但主偏角減小又會使徑向力增大，在切削時容易引起振動。車削不銹鋼的硬化傾向性強(qiáng)，易產(chǎn)生振動，振動又會使加工硬化嚴(yán)重。因此，主偏角一般宜取45°～90°。具體角度應(yīng)根據(jù)機(jī)床、零件、刀具系統(tǒng)的剛性和切削用量來選擇。
4. 車刀刃傾角λs的選擇
刃傾角可控制切屑流向，當(dāng)刃傾角λs為負(fù)值時，切屑流向已加工表面；當(dāng)刃傾角λs為正值時，切屑流向待加工表面。為了使切屑不劃傷已加工表面，在精加工時，刃傾角λs值為正值。當(dāng)λs為正值時，刀尖強(qiáng)度低并首先接觸工件，易損壞；當(dāng)λs為負(fù)值時，刀尖強(qiáng)度高，耐沖擊，可避免崩壞刀尖，切入、切出平穩(wěn)，車削不銹鋼時，一般刀具刃傾角宜取0°～20°。
——切削用量的選擇
切削用量的大小對生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量有很大影響，因此在確定了刀具的幾何參數(shù)以后，還要選定合理的切削用量。在選擇切削用量時，應(yīng)注意考慮以下因素：一是要根據(jù)不銹鋼及各類毛坯的硬度等來選擇切削用量；二是要根據(jù)刀具材料、焊接質(zhì)量和車刀的刃磨條件來選擇切削用量；三是要根據(jù)零件直徑、加工余量和車床精度等來選擇切削用量。同時為了抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，提高表面質(zhì)量，在采用硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行加工時，切削用量應(yīng)比車削一般碳鋼類工件稍低些，特別是切削速度不宜過高(vc=50～80m/min)；切削深度ap不宜過小，以避免切削刃和刀尖劃過硬化層，ap=0.4～4mm；因此進(jìn)給量f對刀具耐用度影響不如切削速度大，但會影響斷屑和排屑，拉傷、擦傷工件表面，影響加工的表面質(zhì)量，進(jìn)給量一般取f=0.1～0.5mm/r。
不銹鋼尤其是奧氏體型不銹鋼的塑性較好，在切削加工時，產(chǎn)生的切屑難以折斷，加大了切屑與刀具前刀面之間的摩擦力，增大了切削力。同時，因加工硬化會增大被切削材料的硬度和強(qiáng)度，也導(dǎo)致切削力增大。為此，在合理選擇刀具材料、刀具的幾何角度和切削用量的基礎(chǔ)上，對不銹鋼和45鋼做了切削力對比試驗。試驗結(jié)果表明，在相同切削用量的情況下，加工不銹鋼時切削力比加工45鋼時只增加了8.5%。
合理選擇刀具材料、刀具幾何角度和切削用量，對于提高不銹鋼切削加工的生產(chǎn)效率和加工工件質(zhì)量是完全能夠?qū)崿F(xiàn)的。
——不銹鋼的切削特點
不銹鋼的切削加工性比中碳鋼差得多。以普通45號鋼的切削加工性作為100％，奧氏體不銹鋼1Cr18Ni9Ti的相對切削加工性為40％；鐵素體不銹鋼 1Cr28為48％；馬氏體不銹鋼2Cr13為55％。其中，以奧氏體和奧氏體＋鐵素體不銹鋼的切削加工性*差。不銹鋼在切削過程中有如下幾方面特點：
(1)加工硬化嚴(yán)重：在不銹鋼中，以奧氏體和奧氏體＋鐵素體不銹鋼的加工硬化現(xiàn)象*為突出。如奧氏體不銹鋼硬化后的強(qiáng)度σb達(dá)1470～1960 MPa，而且隨σb的提高，屈服極限σs升高；退火狀態(tài)的奧氏體不銹鋼σs不超過的σb30％～45％，而加工硬化后達(dá)85％～95％。加工硬化層的深度可達(dá)切削深度的1/3或更大；硬化層的硬度比原來的提高1.4～2.2倍。因為不銹鋼的塑性大，塑性變形時品格歪扭，強(qiáng)化系數(shù)很大；且奧氏體不夠穩(wěn)定，在切削應(yīng)力的作用下，部分奧氏體會轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體；再加上化合物雜質(zhì)在切削熱的作用下，易于分解呈彌散分布，使切削加工時產(chǎn)生硬化層。前一次進(jìn)給或前一道工序所產(chǎn)生的加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重影響后續(xù)工序的順利進(jìn)行。
(2)切削力大：不銹鋼在切削過程中塑性變形大，尤其是奧氏體不銹鋼(其伸長率超過45號鋼的1.5倍以上)，使切削力增加。同時，不銹鋼的加工硬化嚴(yán)重，熱強(qiáng)度高，進(jìn)一步增大了切削抗力，切屑的卷曲折斷也比較困難。因此加工不銹鋼的切削力大，如車削1Cr18Ni9Ti的單位切削力為2450 MPa，比45號鋼高25％。
(3)切削溫度高：切削時塑性變形及與刀具間的摩擦都很大，產(chǎn)生的切削熱多；加上不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)約為45號鋼的1/2～1/4，大量切削熱都集中在切削區(qū)和刀-屑接觸的界面上，散熱條件差。在相同的條件下，1Cr18Ni9Ti的切削溫度比45號鋼高200℃左右。
(4)切屑不易折斷、易粘結(jié)：不銹鋼的塑性、韌性都很大，車加工時切屑連綿不斷，不僅影響操作的順利進(jìn)行，切屑還會擠傷已加工表面。在高溫、高壓下，不銹鋼與其他金屬的親和性強(qiáng)，易產(chǎn)生粘附現(xiàn)象，并形成積屑瘤，既加劇刀具磨損，又會出現(xiàn)撕扯現(xiàn)象而使已加工表面惡化。含碳量較低的馬氏體不銹鋼的這一特點更為明顯。
(5)刀具易磨損：切削不銹鋼過程中的親和作用，使刀-屑間產(chǎn)生粘結(jié)、擴(kuò)散，從而使刀具產(chǎn)生粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損，致使刀具前刀面產(chǎn)生月牙洼，切削刃還會形成微小的剝落和缺口；加上不銹鋼中的碳化物(如TiC)微粒硬度很高，切削時直接與刀具接觸、摩擦，擦傷刀具，還有加工硬化現(xiàn)象，均會使刀具磨損加劇。
(6)線膨脹系數(shù)大：不銹鋼的線膨脹系數(shù)約為碳素鋼的1.5倍，在切削溫度作用下，工件容易產(chǎn)生熱變形，尺寸精度較難控制。
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