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冲压材料不锈钢专题知识
冲压材料不锈钢专题知识
冲压材料不锈钢专题知识
罗百辉原创|2008-06-2710:
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知识 不锈钢 专题 sus304 冲压材料
A. 定义:
通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢,实际上一部分不锈钢,既有不锈性,又有耐酸性(耐蚀性)。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)的形成。
这种不锈性和耐蚀性是相对的。
试验表明,钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中,其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高,当铬含量达到一定的百分比时,钢的耐蚀性发生突变,即从易生锈到不易生锈,从不耐蚀到耐腐蚀。
表面美观以及使用可能性多样化。
B. 特性:
耐腐蚀性能好,比普通钢长久耐用
强度高,因而薄板使用的可能性大
耐高温氧化及强度高,因此能够抗火灾
常温加工,即容易塑性加工
因为不必表面处理,所以简便、维护简单
清洁,光洁度高
焊接性能好
C. 分类:
不锈钢的分类方法很多。
按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等,按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。
按照化学成分分类:
1. CR系列:
铁素体系列、马氏体系列
2. CR-NI系列:
奥氏体系列,异常系列,析出硬化系列。
按照金祥组织分类:
3. 奥氏体不锈钢:
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。
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肯有良好的耐蚀性。
奥氏体型不锈钢一般属于耐蚀钢,是应用最广泛的一类钢,其中以18-8型不锈钢最有代表性,它是有较好的力学性能,便于进行机械加工、冲压和焊接。
在氧化性环境中具有优良的耐腐蚀性能和良好的耐热性能。
但对溶液中含有氯离子(CL-)的介质特别敏感,易于发生应力腐蚀。
18-8型不锈钢按其化学成分中碳含量的不同又分为三个等级:
一般含碳量(Wc≤0.15%)低碳级(Wc≤0.08%)和超低碳级(Wc≤0.03%)。
例如我国国家标准中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14M02三种钢板分属上面三个等级。
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。
4. 铁素体不锈钢:
在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。
含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。
这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。
这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。
炉外精炼技术(AOD或VOD)的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。
这类不锈钢的国家标准牌号有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。
5. 马氏体不锈钢:
通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。
典型牌号为Cr13型,如2Cr13,3Cr13,4Cr13等。
粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。
根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。
根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。
列入国家标准牌号的钢板有1Cr13、2 Cr13、3 Cr13、1 Cr17Ni2等。
6. 双相不锈钢:
是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。
在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。
有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。
该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。
双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
7. 沉淀硬化不锈钢:
按其组织形态可分为三类:
沉淀硬化半奥氏体型、沉淀硬化马氏体型和沉淀硬化奥氏体型不锈钢。
列入我国国家标准钢板牌号的有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr15Ni7M02Al三种,是属于沉淀硬化半奥氏体型不锈钢。
该钢的组织特点是在固溶或退火状态时具有奥氏体加体积分数为5%~20%的铁素体组织。
这种钢经过系列的热处理或机械变形处理后奥氏体转变为马氏体,再通过时效析出硬化达到所需要的高强度。
这种钢有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中,得到应用。
D. 编号和表示方法:
1. 用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份,用阿拉伯字母来表示成份含量:
如:
中国、俄国12CrNi3A。
2. 用固定位数数字来表示钢类系列或数字;如:
美国、日本、300系、400系、200系;
3. 用拉丁字母和顺序组成序号,只表示用途。
d. 中国牌号表示方法:
根据GB/T《钢铁产品牌号表示方法》的规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号及阿拉伯数字组合的方式表示。
碳含量:
一般在牌号的头部用一位阿拉伯数字表示平均碳含量(以千分之几计);平均碳含量小于千分之一的用“0”表示;碳含量不大于0.03%的用“00”表示。
合金元素含量:
平均合金元素含量小于1.50%时,牌号中仅标明元素,一般不标明含量;平均合金元素含量为1.5%-2.49%、2.50%-3.49%.....22.50%-23.49%,....时,相应地标明2、3.....13...。
专门用途的不锈钢,在牌号头部加上代表该钢用途的代号。
举例:
0Cr18Ni9、Y1Cr17(易切钢)。
e. 美国(ASTM)不锈钢牌号表示方法:
美国钢铁牌号表示方法较多,不锈钢普遍采用AISI牌号表示方法。
目前,ASTM不锈钢标准主要采用UNS(Unifid NumberingSystemforMetalsandAlloys金属与合金统一编号系统)和AISI两种牌号表示方法,在标准中对照列出,今后将逐步过渡为UNS牌号系列。
AISI:
采用三位阿拉伯数字表示。
第一位数字表示类别,第二、三位数字表示顺序号。
第一位数字类别:
?
?
?
2:
Cr-Ni-Mn系;?
3:
Cr-Ni系; 4:
Cr系; 5:
低Cr系; (6:
沉淀硬化系)
举例:
201、304、403、504。
UNS:
由一个前缀字母和5个阿拉伯数字组合表示。
不锈钢前缀字母为S,第一位数字表示类别,后四位数字表示顺序号。
并且除表示类别的数字1以外,前三位数字代表基本上采用了AISI的牌号表示方法。
第一位数字类别:
1:
沉淀硬化系; 2:
Ct-Ni-Mn系; 3:
Cr-Ni系; 4:
Cr系; 5:
低Cr系。
后两位数字一般为“00”,“03”表示超低碳,其他数字则用来表示主要化学成分相同而个别成分稍有差异,或含有其他特殊合金元素。
举例:
S20100、S30400、S30403、530451。
f. 日本(JIS)不锈钢牌号表示方法:
日本JIS不锈钢材标准的牌号表示方法为SUS+数字编号。
其中,S:
钢,U:
用途,S:
不锈;数字编号基本采用美国AISI的牌号表示方法。
根据AISI的牌号表示方法,即 2:
Cr-Ni-Mn系; 3:
Cr-Ni系; 4:
C系 (6:
沉淀硬化系)
日本独特的牌号,采用相类似的AISI牌号在其后加JI、J2来表示。
举例:
SUS201、SUS304、SUS304J1.
按照钢材的形状、用途和制造方法等,当需要用代号表示时,在牌号后面加上相应的代号,如下:
B:
棒材;CB:
冷加工棒材;HP:
热轧钢板;CP:
冷轧钢板;HS:
热轧钢带;CS:
冷轧钢带;CSP:
弹簧用钢带;WR:
线材;Y:
焊接用线材;W:
钢丝;WP:
弹簧用钢丝;WS:
冷镦用钢丝;HA:
热轧角钢;CA:
冷轧角钢;TB:
锅炉及热交换器用钢管;TPY:
配管用电焊大口径钢管;TP:
配管用钢管;TPD:
一般配管用钢管。
举例:
SUS304-B、SUS304-WR、SUS304-HP。
g. 德国(DIN)不锈钢牌号表示方法:
德国不锈钢牌号表示方法有字母和符号两种方法
E. 世界各国不锈钢牌号对照:
中国
GB1220-92[84]
GB3220-92[84]
日本
JIS
美国
AISI
UNS
英国
BS970Part4
BS1449Part2
德国
DIN17440
DIN17224
法国
NFA35-572
NFA35-576~582
NFA35-584
前苏联
TOCT5632
1Cr17Mn6Ni5N
SUS201
201
--
--
--
--
1Cr18Mn8Ni5N
SUS202
202
--
--
--
12×17.T9AH4
--
--
S20200
284S16
--
--
--
2Cr13Mn9Ni4
--
--
--
--
--
--
1Cr17Ni7
SUS301
301
--
--
--
--
--
--
S30100
301S21
X12CrNi177
Z12CN17.07
--
1Cr17Ni8
SUS301J1
--
--
X12CrNi177
--
--
1Cr18Ni9
SUS302
302
302S25
X12CrNi188
Z10CN18.09
12×18H9
1Cr18Ni9Si3
SUS302B
302B
--
--
--
--
Y1Cr18Ni9
SUS303
303
303S21
X12CrNiS188
Z10CNF18.09
--
Y1Cr18Ni9Se
SUS303Se
303Se
303S41
--
--
--
0Cr18Ni9
SUS304
304
304S15
X2CrNi89
Z6CN18.09
08×18B10
00Cr19Ni10
SUS304L
304L
304S12
X2CrNi189
Z2CN18.09
03×18H11
0Cr19Ni9N
SUS304N1
304N
--
--
Z5CN18.09A2
--
00Cr19Ni10NbN
SUS304N
XM21
--
--
--
--
00Cr18Ni10N
SUS304LN
--
--
X2CrNiN1810
Z2CN18.10N
1Cr18Ni12
SUS305
S30500
305S19
X5CrNi1911
Z8CN18.12
12×18H12T
[0Cr20Ni10]
SUS308
308
--
--
--
--
0Cr23Ni13
SUS309S
309S
--
--
--
--
0Cr25Ni20
SUS310S
310S
--
--
--
--
0Cr17Ni12Mo2N
SUS315N
316N,S31651
--
--
--
--
0Cr17Ni12Mo2
SUS316
316
316S16
X5CrNiMo1812
Z6CND17.12
08×17H12M2T
00Cr17Ni14Mo2
SUS316L
316L
316S12
X2CrNiMo1812
Z2CND17.12
03×17H12M2
0Cr17Ni12Mo2N
SUS316N
316N
--
--
--
--
00Cr17Ni13Mo2N
SUS316LN
--
--
X2CrNiMoN1812
Z2CND17.12N
--
0Cr18Ni12Mo2Ti
--
--
320S17
X10CrNiMo1810
Z6CND17.12
--
0Cr18Ni14Mo2Cu2
SUS316J1
--
--
--
--
--
00Cr18Ni14Mo2Cu2
SUS316J1L
--
--
--
--
--
0Cr18Ni12Mo3Ti
--
--
--
--
--
--
1Cr18Ni12Mo3Ti
--
--
--
--
--
--
0Cr19Ni13Mo3
SUS317
317
317S16
--
--
08X17H15M3T
00Cr19Ni13Mo3
SUS317L
317L
317S12
X2CrNiMo1816
--
03X16H15M3
0Cr18Ni16Mo5
SUS317J1
--
--
--
--
--
0Cr18Ni11Ti
SUS321
321
--
X10CrNiTi189
Z6CNT18.10
08X18H10T
1Cr18Ni9Ti
--
--
--
--
--
12X18H20T
0Cr18Ni11Nb
SUS347
347
347S17
X10CrNiNb189
Z6CNNb18.10
08X18H12B
0Cr18Ni13Si4
SUSXM15J1
XM15
--
--
--
--
0Cr18Ni9Cu3
SUSXM7
XM7
--
--
Z6CNU18.10
--
1Cr18Mn10NiMo3N
--
--
--
--
--
--
1Cr18Ni12Mo2Ti
--
--
320S17
X10CrNiMoTi1810
Z8CND17.12
--
00Cr18Ni5Mo3Si2
--
S31500
--
3RE60(瑞典)
--
--
0Cr26Ni5Mo2
SUS329J1
--
--
--
--
--
1Cr18Ni11Si4AlTi
--
--
--
--
--
--
1Cr21Ni5Ti
--
--
--
--
--
--
0Cr13
SUS410S
S41000
--
X7Cr13
Z6C13
08X13
1Cr13
SUS410
410
410S21
X10Cr13
Z12Cr13
12X13
2Cr13
SUS420J1
420
420S29
X20Cr13
Z20Cr13
30X13
--
--
S4200
420S27
--
--
--
3Cr13
SUS420J2
--
420S45
--
--
14X17H2
3Cr13Mo
--
--
--
--
--
--
3Cr16
SUS429J1
--
--
--
--
--
1Cr17Ni2
SUS431
431
431S29
X22CrNi17
Z15CN-02
--
7Cr17
SUS440A
440A
--
--
--
--
11Cr17
SUS440C
440C
--
--
--
95X18
8Cr17
SUS440B
44013
--
--
--
--
1Cr12
--
--
--
--
--
--
4Cr13
SUS420J2
--
--
X4DCr13
Z40C13
--
9Cr18
SUS440C
440C
--
X105CrMo17
Z100CD17
--
9Cr18Mo
SUS440C
440C
--
--
--
--
9Cr18MoV
SUS440B
440B
--
X90CrMoV18
Z6CN17.12
--
0Cr17Ni4Cu4Nb
SUS630
630
--
--
--
--
0Cr17Ni7Al
SUS631
631
--
--
--
09X17H710
--
--
S17700
--
X7CrNiAl177
Z8CNA17.7
--
0Cr15Ni7Mo2Al
--
632
--
--
--
--
--
--
S15700
--
--
Z8CND15.7
--
00Cr12
SUS410
--
--
--
--
--
0Cr13Al[00Cr13Al]
SUS405
405
--
--
--
--
图上的Υ相区缩小,甚至消失,这种不锈钢为铁素体组织结构,加热时不发生相变,称为铁素体型不锈钢。
当含铬量较低(但高于12%),碳含量较高,合金在从高温冷却时,极易形成马氏体,故称这类钢为马氏体型不锈钢。
镍可以扩展Υ相区,使钢材具有奥氏体组织。
如果镍含量足够多,使钢在室温下也具有奥氏体组织结构,则称这种钢为奥氏体型不锈钢。
钢号
特性
用途
奥
氏
体
钢
301
17Cr-7Ni-低碳
与304钢相比,Cr、Ni含量少,冷加工时抗拉强度和硬度增高,无磁性,但冷加工后有磁性。
列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网
301L
17Cr-7Ni-0.1N-低碳
是在301钢基础上,降低C含量,改善焊口的抗晶界腐蚀性;通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足,保证钢的强度。
铁道车辆构架及外部装饰材料
304
18Cr-8Ni
作为一种用途广泛的钢,具有良好的耐蚀性、耐热性,低温强度和机械特性;冲压、弯曲等热加工性好,无热处理硬化现象(无磁性,使用温度-196℃~800℃)。
家庭用品(1、2类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸),汽车配件(风挡雨刷、消声器、模制品),医疗器具,建材,化学,食品工业,农业,船舶部件
304L
18Cr-8Ni-低碳
作为低C的304钢,在一般状态下,其耐蚀性与304刚相似,但在焊接后或者消除应力后,其抗晶界腐蚀能力优秀;在未进行热处理的情况下,亦能保持良好的耐蚀性,使用温度-196℃~800℃。
应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器,建材耐热零件及热处理有困难的零件
304Cu
13Cr-7.7Ni-2Cu
因添加Cu其成型性,特别是拔丝性和抗时效裂纹性好,故可进行复杂形状的产品成形;其耐腐蚀性与304相同。
保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。
304N1
18Cr-8Ni-N
在304钢的基础上,减少了S、Mn含量,添加N元素,防止塑性降低,提高强度,减少钢材厚度。
构件、路灯、贮水罐、水管
304N2
18Cr-8Ni-N
与304相比,添加了N、Nb,为结构件用的高强度钢。
构件、路灯、贮水罐
316
18Cr-12Ni-2.5Mo
因添加Mo,故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好,可在苛酷的条件下使用;加工硬化性优(无磁性)。
海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备;照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母
316L
18Cr-12Ni-2.5Mo低碳
作为316钢种的低C系列,除与316钢有相同的特性外,其抗晶界腐蚀性优。
316钢的用途中,对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品。
321
18Cr-9Ni-Ti
在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀;适合于在430℃-900℃温度下使用。
航空器、排气管、锅炉汽包
铁
素
体
钢
409L
11.3Cr-0.17Ti-低C、N
因添加了Ti元素,故其高温耐蚀性及高温强度较好。
汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。
410L
13Cr-低C
在410钢的基础上,降低了含C量,其加工性,抗焊接变形,耐高温氧化性优秀。
机械构造用件,发动机排气管,锅炉燃烧室,燃烧器。
430
16Cr
作为铁素体钢的代表钢种,热膨胀率抵,成形性及耐氧化性优。
耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网
430J1L
18-Cr0.5Cu-Nb-低C.N
在430钢中,添加了Cu、Nb等元素;其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。
建筑外部装饰材料,汽车零件,冷热水供给设备。
436L
18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N
耐热性、耐磨蚀性良好,因含有Nb、Zr元素,故其加工性,焊接性优秀。
洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅。
马
氏
体
钢
410
13Cr-低碳
作为马氏体钢的代表钢,虽然强度高,但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用;其加工性好,依热处理面硬化(有磁性)。
刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。
420J1
13Cr-0.2C
淬火后硬度高,耐蚀性好(有磁性)。
餐具(刀)、涡轮机叶片。
420J2
13Cr-0.3C
淬火后,比420J1钢硬度升高(有磁性)。
刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具(剪刀、刀)。
G. 不锈钢的品质特性要求:
用途
对象产品
加工工艺
要求品质特性
表面质量
BQ性
材质
形状
厚度公差
焊接性
耐腐蚀性
浅加工类
刀、叉等
落料→横延→切头→成型→抛光→清洗→包装
要求高不得有麻点等缺陷
好
一般材
一般
-5%
不要求
好
深加工类
二类餐具、保温杯等
落料→涂油→成型→(有时几次)切边→卷边→清洗→复底→抛光→焊手柄→包装
要求高不得有划伤折痕等缺陷
好
DDQ
要求高
-3~-5%
好
好
PIPE
装饰管等
窄带→挤成压成型→对焊→打磨焊缝→切管→磨口→抛光→包装
要求高不得有折痕等缺陷
一般
一般材
好
-8%
好
一般
厨具
冷柜等的外壁
落料→折边→电焊→打磨
要求高不得有折痕等缺陷
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