北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告
的热处理是退火，这里所谓退火是用于冷加工后，使钢恢复到加工前状态，此类钢有三种脆性:即475℃脆性，析出相脆性和晶粒长大引起的脆性。用退火后急冷可以获得良好的性能。这类不锈钢的国家标准牌号有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。这种钢抗应力腐蚀能力较好，主要用于食品工业，管道热交换器及化工容器方面。现在，随着二次精炼技术的发展，克服了原来铁素体不锈钢的缺点如冲击韧性差、各种脆性、对晶间腐蚀敏感及不耐点蚀等，其应用范围正在不断扩大，研究和开发工作也在向纵深发展，成为一类很有前途的钢种，目前大量生产的铁素体不锈钢以Cr17型为主。
(2)奥氏体型不锈钢
奥氏体型不锈钢含Cr量12-25%，含Ni量8-30%，显微组织为奥氏体。它是在高Cr不锈钢中添加适当的镍(镍的质量分数为8%-25%)而形成的。奥氏体型不锈钢以1Cr18Nig铁基合金为基础，在此基础上有不同的用途，发展成铬镍奥氏体不锈钢系列。奥氏体型不锈钢一般属于耐蚀钢，是应用最广泛的一类钢。奥氏体不锈钢常用的热处理有以下四种:固溶处理可以得到最软而延展性最大的状态;应力松弛处理经过这种处理后，力学性能可以改善;稳定化处理在奥氏体不锈钢中加入少量的铌，为了达到它们最大的稳定效果，需要进行稳定化处理。这种热处理对防止晶间腐蚀有很好的效果，但对于力学性能没有明显影响;敏化处理这种热处理导致的晶间沉淀，影响高温蠕变断裂强度，并降低室温的冲击韧性。奥氏体不锈钢通常有良好的腐蚀电阻和良好的成型性[4]。列入我国国家标准的牌号有0Cr18Ni9、1Cr18Ni9、1Cr18Mn8Ni5N等除盐酸外，奥氏体不锈钢在其它酸中都具有良好耐蚀性。另外，在石油精炼、造纸、合成树脂工业、能源工业、食品工业以及医疗工业中都担当了重要的角色。但是，奥氏体不锈钢对氯离子的侵蚀比较敏感，限制了它的应用范围。
(3)马氏体型不锈钢
马氏体型不锈钢通常含铬量为12%-18%之间，含C量在0.1%以上(也有超低碳马氏体不锈钢，其含C量低于0.1%)，其显微组织为马氏体。碳含量的增高，提高了钢的强度和硬度，降低了耐蚀性，但有一些特殊用途的不锈钢仍有较好的抗腐蚀效果。为了保证马氏体不锈钢的高强度、高耐磨性、高耐蚀性，这类钢都要经过热处理后使用。常用的热处理工艺是软化处理、正火、回火和淬火。列入国家标准的牌号有 1Cr13、2Crl3、
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3Cr13、1Cr17Ni2等。该钢种广泛应用于化学工业和航空航天事业领域等对机械性能和耐腐蚀性能均有较高要求的场合，以及手术器械、工量具、仪表部件等方面。
(4)奥氏体一铁素体型双相不锈钢
奥氏体一铁素体型不锈钢的显微组织为奥氏体加铁素体双相不锈钢，是在奥氏体钢的基础上发展的钢种。这类钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的特性。奥氏体的存在降低了钢的脆性，提高了冷热加工性和焊接性;铁素体的存在提高了钻对304不锈钢组织与性能的影响钢的屈服强度、抗应力腐蚀敏感性:铁素体、奥氏体两相混合组织还能降低钢的晶间腐蚀倾向。双相不锈钢通常采用950-1100℃淬火韧化的热处理，热处理过后的组织为60%左右的铁素体加40%左右的奥氏体。双相不锈钢是具有高强度兼有抗点蚀及优良的耐应力腐蚀能力，使其在化工、石油、能源及海洋事业等方面都得到了广泛应用。随着冶炼技术的不断提高和材料设计的不断发展，双相不锈钢的应用范围也在不断扩大。
(5)沉淀硬化型不锈钢
沉淀硬化型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果氏体型不锈钢。沉淀硬化不锈钢的特性是高强度、高韧性、高耐蚀性、高耐氧化性和优良成型性、可焊接性等综合性能，沉淀硬化型不锈钢在使用前均要进行热处理，以提高力学性能。沉淀硬化型不锈钢的热处理方法很多，主要有固溶处理加时效、两次时效、冷处理加时效和冷变形加时效几种。沉淀硬化不锈钢固溶处理后具有奥氏体或马氏体组织。列入我国国家标准的牌号有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr15Ni7Mo2Al三种，它广泛应用于尖端工业和民用工业，如传动装置、造纸业、航空工业等方面[5，6]。 1.3课题背景
本课题所进行研究的304不锈钢属于奥氏体不锈钢。奥氏体型不锈钢是不锈钢中最重要的一类，其产量和用量占不锈钢总量的70%。钢中主要合金元素为铬和镍，钛、铌、钼、氮、锰也作为添加的合金元素。这类钢韧性高，具有良好的耐蚀性和高温强度、较好的抗氧化性、良好的压力加工性能和可焊接性能，缺点是强度和硬度偏低， 304不锈钢高温下的氧化物经X射线衍射和红外光谱的表征可以看出304不锈钢不能采用热处
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理方式强化[7]。304不锈钢是一种常见的不锈钢，业内也叫做18/8不锈钢。它的抗腐蚀性能要优于430不锈钢，但是价格又比316不锈钢便宜，因此广泛使用于生活中。虽然此种不锈钢在国内非常常见，但是“304不锈钢”这个称呼却来自于美国。很多人以为304不锈钢是日本的一种型号称呼，但是严格意义来讲，日本的对304不锈钢的正式称呼是“SUS304”。304是一种通用性的不锈钢，它广泛地用于制作要求良好综合性能（耐腐蚀和成型性）的设备和机件。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有16%以上的铬,8%以上的镍含量。304不锈钢是按照美国ASTM标准生产出来的不锈钢的一个牌号。304相当于我国的0Cr19Ni9 (0Cr18Ni9)[据GB/T 20878-2007 现已更改为06Cr19Ni10]不锈钢。
304不锈钢是一种通用性的不锈钢材料，具有良好的耐蚀性、耐热性、低温强度、具有良好的焊接性、焊接冷裂纹和热裂纹的敏感性都较小、冲压弯曲等热加工性好、无热处理硬化现象、无磁性。耐蚀性能比200系列的不锈钢材料要强。耐高温方面也比较好，能高到1000-1200度。304不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65％的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。对碱溶液及大部分有机酸和无机酸同样具有良好的耐腐蚀能力。耐大气腐蚀，但是在工业地区和重污染地区，耐蚀性能会下降[8]。304不锈钢是应用最为广泛的不锈钢、耐热钢。用于家庭餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器械、建材、化学工艺、食品工业、农业机器、船舶零部件[9]。
304 不锈钢冷轧板生产工艺流程如下： （1）炼钢工序
炼钢工序主要是提供合格的不锈钢钢坯，它是不锈钢生产的首要关键工序，其基本流程如下：预处理铁水→转炉初炼→VOD精炼→LF炉调温合金化→不锈钢连铸，这种技术又被称为K-OBM-S工艺，将高炉铁水进行脱磷处理的同时在电炉中进行Cr合金、Ni合金的熔化，转到转炉中进行脱碳升温预还原，最终的精炼在VOD炉中进行，在LF 炉进行成分微调和温度调整，合格的不锈钢钢水供弧型连铸机拉坯，生产出内部及表面无缺陷的连铸坯，作为下工序热连轧的生产原料。
（2）热轧工序
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热轧工序是不锈钢冷轧板生产的中间环节，其生产的不锈钢热轧带卷作为冷轧的坯料，太钢热轧工序采用热连轧生产工艺，连轧机设备先进采用计算机进行过程和基础自动化控制，装备自动控制系统以及弯辊和轧辊横移功能控制板型，能生产质量水平很高的热轧卷板。 （3）冷轧工序
冷轧工序是生产不锈钢冷轧板的最终工序，直接影响冷轧板的力学性能，其基本流程如下：混线退火→轧机→成品酸洗→平整→纵切，主要采用6辊、偏8辊、12辊以及20辊森吉米尔轧机，6辊、偏8辊主要生产宽、厚冷轧板，薄规格和精密带材主要在12辊和20辊轧机进行生产，冷轧工序的热处理退火酸洗线，是十分重要的环节，是生产高质量不锈钢的关键，也是影响不锈钢冷轧板力学性能的重点。
图1 裂纹形态及周围组织形态
冷轧钢板的表面常出现各种各样的缺陷，造成废品或产品的降级。表面缺陷的产生原因十分复杂[10~12]，不锈钢板上存在两种形态的缺陷，一种是线条状的缺陷， 一种是斑点状缺陷。如果观察这种线状缺陷，其形貌与划痕类似，但在不同角度其反光特征不同于划痕；某钢铁公司作为国内最大的不锈钢生产企业，在生产304冷轧不锈钢板时，出现一种表面线条状的缺陷[13~15]，主要分布在距离两个侧面约200mm的范围内，而这种线条
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状的缺陷只有当冷轧板酸洗后才能观察到。在光学显微镜下观察，这种线条状缺陷处呈黑色，深度、宽度在不同部位有所不同，而且形貌也存在一定的差异；在扫描电镜下观察，这种表面线缺陷在微观尺度上是一种“沟槽”，这种“沟槽”的深度和宽度在不同位置变得有所不同，沟底沟边的形态也存在一定的差异[16]。除此之外还有表面微裂纹，裂纹是由于含铜相比例升高所致。图1为304不锈钢表面微裂纹示意图[17]。 1.4课题开展研究的意义
304不锈钢的基本化学成分见表1：
产品名称标准：不锈钢GB1220-92 牌号：0Cr18Ni9
表1.304不锈钢化学成分%
元素 含量 C Si Mn ≤2.0 Cr 17.0～19.0 Ni 8.0～11.0 S P Al ≤0.07 ≤1.0 ≤0.03 ≤0.035 ≤0.05 由于304不锈钢成分复杂生产工艺繁琐，2B代表一种状态，经过冷轧--退火--酸洗--平整后的不锈钢板。 2B板一般有个硬度范围，而1/4和1/2是指冷硬态的程度即冷轧后进行脱脂和矫直，不退火，板材很硬。但一般是301和420常见硬态料，对应的有机械性能的范围（参考JIS 4305）。而304极少有冷硬态，也没有对应标准。304如果是2B表面，硬度差别不大，一般160-180 HV。从公开的文献可以看出，国内许多工程设备制造在304 2B不锈钢方面还存在着许多不尽完善之处，部分技术人员对该材料的表面质量缺陷没有足够的认识，对其应用技术缺乏必要的技术储备，影响了该材料的安全合理的使用。304 2B不锈钢存在短线剥落、燃气斑点、线缺陷等缺点，会对304不锈钢的生产和使用造成极大地破坏，严重影响了304不锈钢生产的质量和效率。因而酒钢委派技术人员到北京科技大学材料学院进行交流学习，并就上述缺陷取样进行相关检测试验，从而为深入分析和查找缺陷原因提供理论依据和试验支持。从而为以后的生产提供理论依据减少损害的发生，从而为以后生产中的表面质量提出改善措施，得到更加优质的产品。
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