不锈钢和耐热钢的金相组织及检验

不锈钢、耐热钢、工具钢显微组织观察王运玲实验目的•了解不锈钢、耐热钢和工具钢的组织分类方法；•了解不锈钢、耐热钢和工具钢的组织特征；•了解常见的不锈钢、耐热钢和工具钢的主要合金元素在钢中的作用。

• 1.不锈钢基本上可分为铬不锈和铬镍不锈两大类。

按金相组织分类有马氏体型、铁素体型、奥氏体型和奥氏体-铁素体型四大类。

常见的不锈钢有：（1）Cr13型：其中0Cr13为铁素体型的；2Cr13为马氏体型，Cr13型是应用较广泛的不锈钢；（2）Cr17型；它是铁素体型的不锈钢；（3）18-8型：它是奥氏体型的不锈钢，典型钢号有0Cr18Ni9Ti 1Cr18Ni9Ti，在室温下能得到单一的奥氏体组织，具有良好的耐蚀性，在炼厂中应用很广泛。

•奥氏体不锈钢的主要缺点是有晶间腐蚀倾向。

所谓晶间腐蚀是指奥氏体不锈钢在400-800℃保温一段时间后，在标准腐蚀条件下沿晶界会出现严重的腐蚀现象。

不锈钢的晶间腐蚀，主要是碳引起的。

当钢中碳含量极低（≤0.03%）时，焊接后或在500-800℃范围内加热后，都不产生晶间腐蚀。

奥氏体晶间腐蚀主要是由于在晶界上析出了富铬的碳化物Cr23C6，造成碳化物周围贫铬，满足不了抗腐蚀性对铬的基本要求。

•不锈钢通常是在热处理后使用。

通常马氏体不锈钢在淬火+回火状态使用，铁素体型不锈钢在退火状态下使用，奥氏体型、铁素体+奥氏体不锈钢在固溶状态下使用。

• 2.耐热钢在高温下工作的钢叫耐热钢。

耐热钢应有高温抗氧化性及高温强度。

根据金相组织，耐热钢可分为珠光体型、马氏体型、奥氏体型的耐热钢。

•（1）珠光体型耐热钢这类钢的工作范围一般为350-600℃，合金元素的含量一般不超过5%，它们一般在正火+高温回火后使用，组织为亚共析钢的组织。

常用于锅炉、压力容器换热器等构件中。

这类钢有12CrMo 、15CrMo, Cr、Mo能提高钢的热强性、热稳定性和高温抗氧化性。

高温回火能增加组织的稳定性。

•(2)马氏体耐热钢这类钢主要用于制造汽轮机叶片和气阀等。

不锈钢与马氏体钢异种钢的焊接工艺的探索——TP347与SA213-T91用 TIG焊接的工艺试验摘要：本文通过对TP347与SA213- T91异种钢焊接工艺的试验研究，制定了合理的焊接工艺参数及工艺过程，对施焊过程进行了详细的论述，对安装、检修现场实际焊接工作有着较高的指导作用。

作者从事焊接工作30余年，拥有丰富的焊接制造、施工及培训经验，多次被人社部、省人社厅、省市总工会、省质监局、团省委、各职业院校聘请担任大赛裁判、教练、考核专家、理论和实操培训师等。

所承担负责完成的超临界锅炉小径管异种钢焊接工艺、管状对接药（实）芯焊丝CO2气体保护焊焊接工艺填补了云南电力行业焊接技术的空白。

关键词：异种钢焊接工艺; TIG; 熔合比；线能量前言：目前，云南电力正在朝着大容量、高参数的趋势发展。

焊接工作面临钢材品种越来多、技术难度大越来越大。

对金属材料的焊接可靠性及焊接修复工作提出了更高的要求，设备安装、检修的焊接工作不仅要求适应不断变化的钢材规格、品种及结构的需要，同时要求有足够的焊接可靠性以及伴随产生的结构可修复性。

焊接难度增加。

这就要求焊接培训工作者除了熟练掌握同种钢材工艺的前提下，还应及时了解和掌握新材料、新工艺，设备更新，更重要的应是对多种异种结构的焊接工艺进一步的研究运用，评定实验制定科学合理的焊接工艺，提供有效的技术支撑。

根据教研活动的工作安排,对TP347与SA213- T91钢的异种钢小径管焊接进行了工艺试验研究。

1.焊接性分析1.1 TP347与SA213- T91钢的化学成分及常温机械性能见下表SA213-T91钢和TP347钢母材的化学成分组MATP347与SA213- T91钢母材的常温机械性能1.2焊接性分析：SA213- T91钢是一种改进的9CrlMo 钢，它是在9Cr1Mo 钢的基础上通过添加V 、Nb 等微量元素形成的。

具有较低的热膨胀系数和良好的导热性，抗拉强度和屈服强度较高，特别是在高温下具有较高的蠕变强度和持久强度及许用应力。

专业合同封面COUNTRACT COVER20XXP ERSONAL甲方：XXX乙方：XXX04版不锈钢制品质量检测与认证合同本合同目录一览第一条质量检测范围与产品1.1 不锈钢制品种类1.2 检测标准与规范1.3 产品质量要求第二条检测方法与流程2.1 检测方法2.2 检测流程2.3 检测时间安排第三条检测设备与人员3.1 检测设备要求3.2 检测人员资质3.3 检测团队组织结构第四条检测结果与报告4.1 检测结果认定4.2 检测报告格式4.3 检测报告发放第五条质量认证5.1 认证机构5.2 认证申请5.3 认证评审第六条合同价格与支付6.1 合同价格6.2 支付方式6.3 付款时间安排第七条保密条款7.1 保密内容7.2 保密期限7.3 违约保密责任第八条违约责任与争议解决8.1 违约责任8.2 争议解决方式8.3 法律适用第九条合同的生效、变更与终止9.1 合同生效条件9.2 合同变更9.3 合同终止第十条双方的权利和义务10.1 双方权利10.2 双方义务第十一条不可抗力11.1 不可抗力事件11.2 不可抗力后果11.3 不可抗力处理第十二条合同的签署与保存12.1 合同签署12.2 合同副本12.3 合同保存第十三条其他条款13.1 技术支持与培训13.2 信息反馈与沟通13.3 其他约定第十四条合同附件14.1 附件清单14.2 附件说明14.3 附件生效条件第一部分：合同如下：第一条质量检测范围与产品1.1 不锈钢制品种类（1）不锈钢板材（2）不锈钢卷材（3）不锈钢管材（4）不锈钢棒材（5）不锈钢器具1.2 检测标准与规范（1）GB/T 208782007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》（2）GB/T 32802015《冷轧不锈钢板和钢带》（3）GB/T 42372015《热轧不锈钢板和钢带》（4）GB/T 42382015《热轧不锈钢和耐热钢板和钢带》（5）GB/T 245962009《热轧不锈钢和耐热钢带》（6）GB/T 245972009《热轧不锈钢和耐热钢板》（7）其他相关国家标准与行业标准1.3 产品质量要求（1）化学成分合格（2）力学性能合格（3）表面质量合格（4）尺寸公差合格（5）无缺陷第二条检测方法与流程2.1 检测方法检测方法包括：（1）化学分析（2）拉伸试验（3）冲击试验（4）硬度试验（5）超声波探伤（6）磁粉探伤（7）金相分析2.2 检测流程检测流程如下：（1）样品接收（2）样品制备（3）检测（4）结果判定（5）检测报告编制（6）检测报告发放2.3 检测时间安排检测时间安排如下：（1）样品接收后5个工作日内完成检测（2）检测报告编制后3个工作日内发放第三条检测设备与人员3.1 检测设备要求（1）准确度级别符合国家标准（2）设备定期进行校准和维护（3）设备在使用前进行空载和负载测试3.2 检测人员资质（1）具备相关专业学历和工作经验（2）通过相关检测技能培训并取得合格证书3.3 检测团队组织结构检测团队组织结构如下：（1）检测主管：负责检测工作的整体管理和协调（2）检测工程师：负责具体检测操作和技术分析（3）样品管理员：负责样品的接收、制备和保管第四条检测结果与报告4.1 检测结果认定检测结果按照国家标准和行业标准进行认定，不合格的样品需重新检测。

不锈钢硬度的检测方法不锈钢产品按交货形状分类可分为不锈钢板、不锈钢带、不锈钢管、不锈钢棒、不锈钢丝等。

如果按照金相组织分类则可分为以下五种类型：奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体－铁素体不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。

各种不锈钢材料都是以退火、调质、固溶、淬火或回火等各种不同的热处理状态供货的。

1 不锈钢的力学性能不锈钢材料的力学性能十分重要，它关系到以不锈钢为原料而进行的变形、冲压、切削等加工的性能和质量。

因此，几乎所有的不锈钢材料都要求进行力学性能测试。

力学性能测试方法主要分两类，一类是拉伸试验，一类是硬度试验。

拉伸试验是将不锈钢材料制成试样，在拉伸试验机上将试样拉至断裂，然后测定一项或几项力学性能，通常仅测定抗拉强度、屈服强度、断后伸长率和断面收缩率。

拉伸试验是金属材料最基本的力学性能试验方法，几乎所有的金属材料，只要对力学性能有要求，都规定了拉伸试验。

特别是那些形状不便于进行硬度试验的材料，拉伸试验成为唯一的力学性能检测手段。

硬度试验是将一个硬质压头按规定条件缓慢压入试样表面、然后测试压痕深度或尺寸，以此确定材料硬度的大小。

硬度试验是材料力学性能试验中最简单、最迅速、最易于实施的方法。

硬度试验是非破坏性的，材料硬度值与抗拉强度值之间有近似的换算关系。

材料的硬度值可以换算成抗拉强度值，这一点具有很大的实用意义。

由于拉伸试验不便于测试，并且由硬度换算到强度很方便，因此人们越来越多地只测试材料硬度而较少测试其强度。

特别是由于硬度计制造技术的不断进步和推陈出新，一些原来无法直接测试硬度的材料，如不锈钢管材、不锈钢线材、极薄的不锈钢材板和不锈钢带材等，现在都已经可以直接测试硬度了。

所以，存在一个硬度试验逐渐代替拉伸试验的趋势。

在不锈钢材料的国家标准中大多数都同时规定了拉伸试验和硬度试验。

小部分不便于进行硬度试验的材料，例如不锈钢管材和线材只规定了拉伸试验。

在不锈钢标准中，一般都规定了布、洛、维三种硬度试验方法，测定HB、HRB（或HRC）和HV硬度值，规定三种硬度值只测其一即可。

不锈钢与耐热钢金相检验引言不锈钢和耐热钢是常用的金属材料，常用于制造机械零件、石油化工设备、核工业等领域。

金相检验是一种常用的检验方法，可以通过观察材料的组织结构来评估材料的质量和性能。

本文将介绍不锈钢和耐热钢金相检验的原理、方法和应用。

不锈钢的金相检验原理不锈钢是一种含有至少12%铬的合金，具有良好的抗腐蚀性能。

金相检验可以通过显微镜观察不锈钢的晶粒和相组成，评估不锈钢的抗腐蚀性能、硬度等性能。

方法进行不锈钢金相检验的步骤如下：1.采集不锈钢样品，并进行打磨和抛光处理，以便观察材料的组织结构。

2.用显微镜观察样品的金相结构，可以使用光学显微镜或电子显微镜。

3.观察样品的晶粒大小、相含量、相分布等特征，并进行记录和分析。

4.根据金相观察结果，评估不锈钢的质量和性能，比如抗腐蚀性能和机械性能。

应用不锈钢金相检验广泛应用于以下领域：1.制造业：用于评估不锈钢材料的质量和性能，确保产品符合标准要求。

2.石油化工：用于检验不锈钢管道和储罐等设备的抗腐蚀性能。

3.食品加工：用于评估不锈钢机械设备的卫生性能。

4.医疗器械：用于检验不锈钢器械的材料质量和表面加工质量。

耐热钢的金相检验原理耐热钢是一种能耐受高温环境的钢材，主要用于制造高温设备和耐火材料。

金相检验可以通过观察耐热钢的相组成和显微结构来评估材料的高温性能。

方法进行耐热钢金相检验的步骤如下：1.采集耐热钢样品，并进行打磨和抛光处理，以便观察材料的组织结构。

2.使用显微镜观察样品的金相结构，可以使用光学显微镜或电子显微镜。

3.注意观察样品的结构稳定性和相分布情况，评估耐热钢在高温环境下的性能。

4.根据金相观察结果，评估耐热钢的质量和性能，比如抗氧化性能和耐火性能。

应用耐热钢金相检验广泛应用于以下领域：1.火力发电：用于评估耐热钢管道和锅炉等设备的高温性能。

2.航空航天：用于检验耐热钢材料的高温稳定性和变形情况。

3.冶金行业：用于评估耐火材料的材料质量和耐久性。

不锈钢金相组织及热处理2.1 奥氏体形成元素和铁素体形成元素不锈钢的组成元素按照其对组织的形成影响,分成铁素体形成元素和奥氏体形成元素。

铁素体形成元素在相图中有扩大铁素体区的作用，如铬、钼、硅、钛、铌等；奥氏体形成元素有扩大奥氏体区的作用,如碳、镍、锰、钴、氮、铜等。

在不锈钢的热加工和使用性能方面可以通过控制铁素体形成元素或奥氏体形成元素的含量,达到改善热加工性能和使用性能的目的。

2.2奥氏体不锈钢腐蚀机理2.2.1奥氏体不锈钢的晶间腐蚀。

奥氏体不锈钢在450～850℃保温或缓慢冷却时，会出现晶间腐蚀。

含碳量越高，晶间蚀倾向性越大。

此外，在焊接件的热影响区也会出现晶间腐蚀。

这是由于在晶界上析出富Cr的Cr23C6。

使其周围基体产生贫铬区，从而形成腐蚀原电池而造成的。

这种晶间腐蚀现象在前面提到的铁素体不锈钢中也是存在的。

工程上常采用以下几种方法防止晶间腐蚀：（1）降低钢中的碳含量，从根本上解决铬的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的问题。

通常钢中含碳量降至0.03％以下即可满足抗晶间腐蚀性能的要求。

（2）加入Ti、Nb，形成稳定的碳化物（TiC或NbC），避免在晶界上析出Cr23C6。

（3）通过调整钢中奥氏体形成元素与铁素体形成元素的比例，使其具有奥氏体+铁素体双相组织，其中铁素体占5％～12％。

这种双相组织不易产生晶间腐蚀。

（4）采用适当热处理工艺，可以防止晶间腐蚀，获得最佳的耐蚀性。

2.2.2奥氏体不锈钢的应力腐蚀应力（主要是拉应力）与腐蚀的综合作用所引起的开裂称为应力腐蚀开裂，简称SCC（Stress Crack Corrosion）。

奥氏体不锈钢容易在含氯离子的腐蚀介质中产生应力腐蚀。

当含Ni量达到8％～10％时，奥氏体不锈钢应力腐蚀倾向性最大，继续增加Ni含量至45％～50％，应力腐蚀倾向逐渐减小，直至消失。

防止奥氏体不锈钢应力腐蚀的最主要途径是加入2％～4％ Si并从冶炼上将N含量控制在0.04％以下。

实验十-特殊性能钢的组织观察与检验实验十特殊性能钢的组织观察与检验（验证性）一、实验目的及要求1.观察耐磨钢、耐热钢、不锈钢的显微组织特点。

2.了解耐磨钢、耐热钢、不锈钢所具有的特殊性能与化学成分、组织之间的关系。

3.了解相关检验方法和标准检验技术。

二、实验原理特殊性能钢是指加入了大量合金元素，使钢具有了一些特殊的物理性能和化学性能的钢，根据它们的性能特点，可分为耐磨钢、不锈钢、耐热钢、磁钢等（一）耐磨钢传统耐磨钢为ZGMn13俗称高锰钢。

高锰钢是在过共析钢中增加锰的含量（约11%〜14%）使Mn/C之比接近10/1,再经过水淬后得到室温单一奥氏体组织的钢。

在承受载荷和严重摩擦作用下，使钢发生显著硬化。

载荷越大，硬化程度越高，耐磨性能好。

如在静载荷下使用，它的耐磨性反而不高，因此适合制作承受剧烈冲击和在严重摩擦条件下工作的零件。

1、铸态组织由于机加工困难，一般铸造成型。

铸态组织应该为：奥氏体基体+少量珠光体型共析组织+ 大量分布在晶内和晶界上的碳化物。

(在高温时析出的碳化物在晶界呈网状或者局部呈块状；在较低温度析出的碳化物则在晶内呈针状、片状分布，或者以明显或不明显的渗碳体魏氏组织出现在在奥氏体基体上。

)碳化物较脆，一般不能直接使用。

2、热处理后的组织4般经过水韧处理。

水韧处理：将ZGMn13 铸件加热到高温(1000〜1100℃)保温一段时间，使铸态组织中的碳化物全部溶入基体奥氏体中，然后迅速淬水快冷使碳化物来不及从过饱和的奥氏体中析出，以获得均匀的单相奥氏体组织，这种处理称为水韧处理。

正常组织为过饱和的单相奥氏体，晶粒大小不均匀，也有少量均匀分布的粒状碳化物。

水韧处理后的碳化物有：未溶、析出、或过热碳化物。

3、铸造高锰钢的常见缺陷主要是分散分布的串状或串连成断续网状分布的显微疏松、气孔、非金属夹杂物及沿晶裂纹等。

4、铸造高锰钢的金相检验标准按照GB/T 13925-1992《铸造高锰钢金相》标准进行显微组织、碳化物、晶粒度和非金属夹杂物的评级。