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1、汇报人：学号：,LOGO,高性能材料不锈钢材料,目录,产生背景,应用需求,材料性能,加工特性,4,1,2,3,5,研究现状,加工特性,不锈钢,加入较多铬（Cr）、镍（Ni）、钼（Mo）、钛（Ti）等元素，使其具有耐腐蚀性能并在较高温度（450）下具有较高强度的合金称不锈钢。通常Cr的质量分数为10%12%间或Ni的质量分数大于8%。不锈钢广泛地应用于航空、航天、化工、石油、建筑、食品工业及医疗器械中。,产生背景,不锈钢的发明人是19世纪英国冶金专家享利布雷尔利。毕业于英国谢菲尔德大学的著名冶金科学家亨利布雷尔利（Harry Brearley）于20世纪初期发明了不锈钢。不锈钢的发明和使用，要追
2、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”。,不锈钢的发展,全球不锈钢材料发展历经百年岁月，主要经历了以下几个阶段：（1）在1912年左右，英、美、德等国几乎同时研制成功马氏体、铁素体和奥氏体不锈钢。历经40多年的发展，1950年代初，全球不锈钢产量约100万吨。（2）1950年代初，美国不锈钢产业率先实现民用化，不锈钢产量逐步实现加速度
3、式的发展，经过大约40年发展，到1990年，全球不锈钢产量突破1000万吨。（3）1990年代以来，不锈钢材料、316不锈钢带发展突破欧美日本等传统市场，开始向更广阔的新兴市场发展，历经10多年的发展，到2002年，全球不锈钢产量突破2000万吨。（4）进入21世纪以来，全球不锈钢材料、316不锈钢棒进一步加速发展，仅仅过去8年，截止2010年，全球不锈钢产量已经突破3000万吨。1990年以来，全球不锈钢产量年均增长率达到6%。,不锈钢的发展,应用需求,应用需求,应用需求,3、建筑及装饰领域,主要用于厨卫设施、楼梯、护栏、货架扶手、室内装饰件等,材料分类及性能,不锈钢的分类及性能（1）奥氏体
4、不锈钢：基本组织为奥氏体，Cr的质量分数为12%25%，Ni的质量分数为7%20%或更高。良好的耐蚀性、良好的塑韧性、易成形性和良好的可焊性。,（2）马氏体不锈钢：基本组织为马氏体，Ni的质量分数为12%17%。良好的力学性能和中等程度的耐蚀性以及在低于650C的良好耐热性。,（3）铁素体不锈钢：基本组织为铁素体，Cr的质量分数为12%30%。热导率高，线膨胀系数较小,（4）奥氏体+铁素体不锈钢：与奥氏体钢相比，其强度水平高、耐应力腐蚀、而腐蚀疲劳性能显著提高。,（5）沉淀硬化不锈钢：此类钢具有高强度，足够的韧性和适宜的耐蚀性，主要应用于宇航工业和一些高技术产业。,不锈钢编号,200 系列铬-
5、镍-锰 奥氏体不锈钢 300 系列铬-镍 奥氏体不锈钢 301焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。303通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。309较之304有更好的耐温性。316继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力。321除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。400 系列铁素体和马氏体不锈钢 500 系列耐热铬合金钢。600
6、 系列马氏体沉淀硬化不锈钢。,材料性能,材料性能,不锈钢的切削加工特点,切削加工性差切削变形大加工硬化严重切削力大切削温度高刀具易产生粘结磨损,不锈钢的加工特点,车削加工为了减小塑性变形、加工硬化，在保证切削刃强度的前提下，应尽量采用较大的前角。车刀的几何参数：前角=15度30度，后角=10度12度，主偏角=45度75度，副偏角=8度15度，刃倾角=一3度一8度。切削速度只有车削普通碳钢切削速度的40 60，太高了会使刀具磨损加快，一般硬质合金车刀的切削速度为4090mmin，高速钢车刀的切削速度为1025mmin。在一般的情况下，粗车时可用乳化液，精车时用机械油、锭子油等润滑性能好的切削液，
7、供给要充分，且不可中途停顿。,不锈钢的加工特点,磨削加工磨料一般采用白刚玉；内圆磨削时，宜采用微晶刚玉或单晶刚玉，也可选用硬度和耐磨性高、产生热量少的CBN磨料陶瓷结合剂砂轮速度3035ms；树脂结合剂砂轮速度3055ms当发现工件表面有烧伤时，应适当降低磨削速度，并使砂轮保持锋利粗磨不锈钢和磨耐浓硝酸不锈钢等韧性大、强度高的材料时，砂轮应修整更粗一些，以减少砂轮和工件的接触面积。修整笔应前低后高倾斜13度左右，尖部低于砂轮工作面两侧转角处不得有毛刺存在。磨削过程中，必须充分冷却。通常采用冷却性能好的乳化液，供给量必须充足。,不锈钢的加工特点,钻孔常采用高速钢麻花钻或硬质合金钻头。钻孔、扩孔时
8、，扭矩和轴向力大，切屑易粘结、切屑折断和排除困难，加工硬化严重，钻头易磨损。钻头刚性差时，易产生振动。因此，钻孔时要求在钻头切削刃上磨出分屑槽，加大钻头顶角，减小钻尖横刃长度，以减小轴向力，并把钻头磨成双顶角，以增大切削刃长度，改善散热条件。钻孔时典型钻头形状如图1所示，图中L=025d，L=L3，R：015d，h=003d，b=003d。扩孔时典型钻头形状如图2所示。,不锈钢的加工特点,攻螺纹螺纹丝锥一般采用常用的直槽或螺旋槽丝锥，也可采用无槽丝锥。螺纹底孔直径：当螺纹的螺距P1mm时，底孔直径=D一11P。无槽丝锥攻螺纹时的底：fLL径=D一055P，单位均为mm。机动攻螺纹时的切削速度为
9、26mmin。攻不锈钢螺纹时，选用切削液十分重要。通常采用硫化油再添加CCIA 10 20，或白铅油和机械油及煤油稀释氯化石蜡等，切削液供给要充分。,研究现状,苏庆田、沈祖炎等对不锈钢强度设计值的取值进行了相关探究，对个不同牌号（、）的不锈钢屈服强度的试验数据采用数理统计的方法进行分析，得到屈服强度的概率分布，并满足正态分布规律。根据建筑结构可靠度设计统一标准中的规定，得到屈服强度的标准值。再结合可靠度理论得到了个牌号不锈钢的抗力分项系数，进而得到它们的强度设计值。祁海珅、王永正等针对普通奥氏体不锈钢屈服强度较低的特点，通过改变材料成分，选取合适的热处理过程，得到了屈服强度为的高强不锈钢材，同
10、时获得了稳定的综合力学性能。而且这种钢材在实际工程中取得了较为成功的应用。王恭钦对在不锈钢客车车体中采用的和奥氏体不锈钢的材料性能进行了研究。研究内容涉及材料力学性能、微观组织结构及应变硬化机理、疲劳性能和破坏断口分析。研究采用法国、日本和国产太钢种不锈钢材料进行试验对比，以优化国产不锈钢的性能，为不锈钢的生产和工艺处理提供参考。,研究现状,为了进一步提高锅炉用不锈钢管的高温蠕变强度，耐高温腐蚀特性和耐蒸汽氧化性，日本对现有SA213-TP304H及TP310H两种奥氏体钢进行了改进，开发出综合性能良好的超临界，超超临界锅炉用不锈钢管的新材料即超级304H不锈钢及配套焊条。对于工业上常用的不锈
11、钢种，如304、316型。国外考虑焊接工艺的需要，开发出了各种专用焊条如AVESTA公司焊管专用308L/MVRPW焊条，立向下焊的308L/MVRVDX焊条及供食品医疗器械等使用的飞溅特别小的日本油脂的EX系列焊条。随不锈钢冶金工业的发展，国外还开发了具有各种性能的不锈钢焊条，以满足各方面工业手需要。如日本油脂(TASETO)对于常用的308型焊条除了通用的308、308L焊条外，还开发了提高高温性能的308HL焊条，用于极低温的308LA焊条，控制不同含碳量以提高其耐腐蚀性能的308L3、308L2焊条。日本溶接棒公司除了有上述品种外，还开发了具有一定含氮量，以提高焊缝强度的WEL308N2、WEL316LN等含氮不锈钢焊条，国外厂商还致力于开发一些特殊不锈钢焊条，以满足一些特殊需要，深受用户欢迎。,Thank You!,logo,
