镍铬钢作用

19世纪初发明不锈钢以来，不锈钢就把现代材料的形象和建筑应用中的卓越声誉集于一身，使其竞争对手羡慕不已。不锈钢不会产生腐蚀、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。

不锈钢的发明和使用，要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家亨利·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”。第一次世界大战时，英国在战场上的枪支，总是因枪膛磨损不能使用而运回后方。军工生产部门命令布雷尔利研制高强度耐磨合金钢，专门研究解决枪膛的磨损问题。布雷尔利和其助手搜集了国内外生产的各种型号的钢材，各种不同性质的合金钢，在各种不同性质的机械上进行性能实验，然后选择出较为适用的钢材制成枪枝。一天，他们实验了一种含大量铬的国产合金钢，经耐磨实验后，查明这种合金并不耐磨，说明这不能制造枪支，于是，他们记录下实验结果，往墙角一扔了事。几个月后的一天，一位助手拿着一块锃光瓦亮的钢材兴冲冲跑来对布雷尔利说：“先生，这是我在清理仓库时发现的毛拉先生送来的合金钢，您是否实验一下，看它到底有什么特殊作用！”“好！”布雷尔利看着光亮耀眼的钢材，高兴地说。实验结果证明：它是一块不怕酸、碱、盐的不锈钢。这种不锈钢是德国的毛拉在1912年发明的，然而，毛拉却并不知道这种不锈钢有什么用途。布雷尔利心里盘算道：“这种不耐磨却耐腐蚀的钢材，不能制枪枝，是否可以做餐具呢？”他说干就干，动手制作了不锈钢的水果刀、叉、勺、果盘及折叠刀等。

所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬，但是因为铬是钢的组成部分之一，所以保护方法不尽相同。在铬的添加量达到10.5%时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种"钝化膜"，继续起保护作用。因此，所有的不锈钢都具有一种共同的特性，即铬含量均在10.5%以上。

和其它曝露于大气中的材料一样，不锈钢也会脏。在雨水冲刷，人工冲洗和已脏表面之间还存在着一种相互关系。通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方确定了雨水冲刷的效果。人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的右边来确定的。结果发现，与放在有棚的地方和不被冲洗的地方的板条相比，通过雨水冲刷和人工擦洗去除表面的灰尘和淤积对表面情况有良好的作用。而且还发现，表面加工的状况也有影响，表面平滑的板条比表面粗糙的板条效果要好。因此洗刷的间隔时间受多种因素影响，主要的影响因素是所要求的审美标准。虽然许多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗，但是，一般来讲，用于外部的不锈钢每年洗刷两次。

大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要不锈钢产品选用的不锈钢类型时，主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。然而，其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如，工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中，物主的建造成本可能比审美更为重要，表面不很干净也可以。在干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。但是，在乡村和城市要想在户外保持其外观，就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果，就需采用含镍不锈钢。所以，304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途，但在侵蚀性严重的工或海洋大气中，最好采用316不锈钢。有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。因为"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体，所以，欧洲准则中也包括了这种钢。产品形状，实际上，不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的，而且还有许多特殊形状。最常用的产品是用薄板和带钢制成的，也用中厚板生产特殊产品，例如，生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品，包括型材、棒材、线材和铸件。为了满足建筑师们美学的要求，已开发出了多种不同的商用表面加工。3d打印领域不锈钢本身具有耐腐蚀性能好，在高温下不锈钢仍能保持其优良的物理机械性能等特点，在3d打印领域也被广泛使用。

不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80°C范围内增长是较为均匀的。更重要的是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能是指高温下，既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性。

镍铬钢铬的影响

铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素，奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。○1铬对组织的影响：在奥氏体不锈钢中，铬是强烈形成并稳定铁体的元素，缩小奥氏体区，随着钢中含量增加，奥氏体不锈钢中可出现铁素体（δ）组织，研究表明，在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量为0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定的单一奥氏体组织，所需镍含量最低，约为8%，就这一点而言，常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬，镍量配比最为适宜的一种。有奥氏体不锈钢中，随着铬含量的增加，一些金属间相（比如δ相）的形成倾向增大，当钢中含有钼时，铬含含量会增加还会χ相等的形成，如前所述，σ，χ相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性，而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性，奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度（Ms）下降，从而提高奥氏体基体的稳定性。因此高铬（比如超过20%）奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织。

铬是强碳化物形成元素，在奥氏体不锈钢中也不例外，奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6；当钢中含有钼或铬时，还可见到期Cr6C等碳化物，它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响。○2铬对性能的影响：一般来说，只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织而没有δ铁素体等的形成，仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响，铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性，主要表现为：铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能；在镍以及钼和铜复合作用下，铬提高钢耐一些还原性介质，有机酸，尿素和碱介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比如晶间腐蚀。点腐蚀，缝隙腐蚀以及某此条件下应力腐蚀的性能。对奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性影响最大的因素是钢中碳含量，其他元素对晶间腐蚀的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响而定，在奥氏体不锈钢中，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益，铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能，当钢中同时有钼或钼及氮存在时，铬的这种有效性大加强，虽然根据研究钼的耐点腐蚀及缝隙腐蚀的能力为铬的3倍左右，氮为铬的30倍，但是大量研究，奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低，钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著。铬对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用，随实验介质条件及实际使用环境而异，在MgCl2沸腾溶液中，铬的作用一般是有害的，但是在含Cl-和氧的水介质，高温高压水以及点腐蚀为起源的应力腐蚀条件下，提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利，同时，铬还可防止奥氏体不锈钢及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向，对开裂性（NaOH）应力腐蚀，铬的作用也是有益的，铬除对奥氏体不锈钢耐蚀性有重要影响外，还能显著提高该类钢的抗氧化，抗硫化和抗融盐腐蚀等性能。

镍铬钢镍的影响

1 镍对组织的影响

镍是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，为了获得单一的奥氏体组织，当钢中含有0.1%碳和18%铬时所需的最低镍含量约为8%，这便是最著名18-8铬镍奥氏体不锈钢的基本分，奥氏体不锈钢中，随着镍含量的增加，残余的铁素体可完全消除，并显著降低σ相形成的倾向；同时马氏体转烃温度降低，甚至可不出现λ→M相变，但是镍含量的增加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而使碳化物析出倾向增强。

2 镍对性能的影响

镍对奥氏体不锈钢特别是对铬镍奥氏体不锈钢力学性能的影响，主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定，在钢中可能发生马氏体转变的镍含量范围内，随着镍含量的增加，钢的强度降低而塑性提高，具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性（包括极低温韧性）非常优良，因而可作为低温钢使用，这是众所周知的，对于具有稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢，镍的加入可进一步改善其韧性。镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向，这主要是由于奥氏体稳定性增大，减少以至消除了冷加工过程中的马氏体转变，同时对奥氏体本身的冷加工硬化作用不太明显，不锈钢冷加工硬化倾向的影响，镍降低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率，与降低钢的室温及低温强度，提高塑性的作用，决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷加工成形性能，提高镍含量还可减少以至消除18-8和17-14-2型铬镍奥氏体不锈钢中的δ铁素体，从而提高其热加工性能，但是，δ铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊接热裂纹丝倾向，此外，镍还可显著提高铬锰氮（铬锰镍氮）奥氏体不锈钢的热加工性能，从而显著提高钢的成材率，在奥氏体不锈钢中，镍的加入以及随着镍含量的提高，导致钢的热力学稳定性增加，因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能，且随着镍含量增加，耐还原性介质的性能进一步得到改善.值得指出，镍还是提高奥氏体不锈耐许多介质穿晶型应力腐蚀的唯一重要元素，在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响，需要指出，在高温高压水中的一些条件下，镍含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐蚀敏感性增加，但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑制.随磁卡奥氏体不锈钢中镍含量的提高，其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低，即钢的晶间腐蚀敏感性增加，至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能，镍的作用并不显著，此外，镍还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能，这主要与镍改善了铬的氧化膜的成分，结构和性能降低，并且镍含量越高越有害，这主要是由于钢中晶界处低熔点硫化镍所致，一般来说，简单的铬镍（及铬锰氮）奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质（比如硝酸等）的使用条件下，钼作为奥氏体不锈钢中的重要合金元素加入到钢中使其使用范围进一步扩大，钼的作用主要是提高钢在还原性介质 2100433B

在浆体冲蚀腐蚀工况条件下工作的零部件，诸如浆体泵、管道等，其材料既要承受浆体中固体粒子的冲蚀磨损，又抵抗浆体介质的腐蚀磨损作用，因此这种双重作用会导致这些零部件的很快失效报废。中铬钢（Cr4-6%）是一种用于制造该工况条件下零部件的耐磨材料，用中铬钢制造的这类零部件在使用过程中常见的失效形式为局部严重磨损，甚者会出现局部磨穿而造成浆体泄露。如何提高该类零部件的使用寿命、降低使用成本是材料工作者巫待解决的问题。有关研究表明，对磨损失效部位进行堆焊预保护及修复，是解决该问题有效而又经济的途径之一，该方法已日益受到人们的重视。

为了能根据工况条件合理地选用中铬钢易磨损件修复的堆焊材料，需要系统地研究不同堆焊层在不同工况条件下的浆体冲蚀腐蚀磨损行为。

高碳高铬钢中由于碳含量和合金元素的含量比较高，基体显微组织中含有较大数量的共晶碳化物，与合金半钢材质轧辊比具有较良好的高温耐磨性，同时由于碳含量相比高铬铸铁低，而具有一定的机械强度，已逐步替代高铬铸铁轧辊和合金半钢材质轧辊，高碳高铬钢被广泛应用作精轧前段工作辊、宽中厚板粗轧和精轧工作辊、热轧带钢的连轧机粗轧工作辊、棒材轧机精轧辊和小型型钢工作辊等轧辊。

高碳高铬钢轧辊的应用虽然日益广泛，但是由于高碳高铬钢轧辊外层材质成分容易偏析，在冷却凝固过程中高碳高铬钢复合轧辊工作层容易形成粗大的网状碳化物。这种网状结构削弱了高碳高铬钢基体的连续性，使轧辊的冲击韧性下降，不利于轧辊的综合力学性能的提升。由于生产过程中受周期性交变热应力的影响将导致轧辊热疲劳裂纹的出现，较恶劣的网状碳化物为微裂纹的扩展提供了途径，进而造成轧辊辊面剥落，甚至辊身断裂，导致轧辊不能满足使用要求，使高碳高铬钢复合铸造轧辊的应用推广受到限制。

低碳铬钢可以用布氏硬度计、或洛氏硬度计B标尺测量。

退火、调质状态的中碳铬钢可以用布氏硬度计、或洛氏硬度计B、C标尺测量。

淬火状态的中碳铬钢可以用洛氏硬度计C标尺测量。

高碳铬钢可以用洛氏硬度计C标尺测量。

表面渗碳、渗氮处理的铬钢，应使用表面洛氏硬度计或维氏硬度计测量。

对于大件等工件，还可以采用肖氏硬度计、简易锤击布氏硬度计测量。

对于要求无损检测的，可以使用超声波检测和磁饱和检测。

特殊的大批量工件，可以采用特制机械装置检测。比如滚动轴承钢珠，检测时从一定高度落下在高硬度的钢板上，由于钢板成一定角度，于是硬度高的跳的远，硬度低的跳的近，硬度适中的跳的距离在中间。然后用各自的收集装置收集，即实现硬度的测量，分拣。