新版开题报告3 - 图文

目 录

1课题的立项依据 ................................................................................................................... 1

1.1 不锈钢的发展 ........................................................................ 错误！未定义书签。

1.1.1国外不锈钢的发展 ...................................................... 错误！未定义书签。 1.1.2国内不锈钢的发展 ......................................................................................... 3 1.2 不锈钢的分类 ........................................................................................................... 4 1.3 课题背景.................................................................................................................... 7 1.4 课题开展研究的意义 ............................................................................................... 9 2研究内容、预期目标及研究方法.................................................................................... 10

2.1研究内容 .................................................................................................................. 10 2.2预期目标 .................................................................................................................. 10 2.3研究方法 .................................................................................................................. 10

2.3.1短线剥分析落实验 ....................................................................................... 10 2.3.2燃气分析斑点实验 ....................................................................................... 10 2.3.3线缺陷分析实验 ........................................................................................... 10

3进度安排 ............................................................................................................................. 11 参 考 文 献 .......................................................................................................................... 12

北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告

1课题的立项依据

1.1不锈钢的发展 1.1.1国外不锈钢的发展

世界不锈钢工业化生产自1912年由克虏伯建立生产基础，由于不锈钢具有良好的特征和品质，应用范围因而越来越广，并且世界范围内不锈钢的生产和需求都一呈现持续增长的趋势。从不锈钢生产的发展历史看，20世纪50年代起美国获得迅速发展，20世纪60年代，着世界经济的复苏，欧洲的消费量在不断增加，20世纪70年代起日本的不锈钢产量超过其他国家居于世界第一，并一直保持下来，20世纪80年代以来，亚洲地区的中国和韩国的不锈钢生产也有了快速的发展。1910年左右，德国、英国、美国几乎同时开发不锈钢以来，不锈钢以其高强度、高抗腐蚀性、可焊接性、易加工性和表面具有更好的光泽性等许多优异的特性，在航天事业、汽车、化工、食品、机械、药、精密仪器、能源等工业及建筑装饰方面得到广泛而重要的应用。不锈钢在一些发达国家占钢产量的比例为1%-2%，甚至在个别不锈钢出口国高达5%以上，生产的钢种达百余种。

不锈钢一般是不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢是指耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢，而耐酸钢则是指耐酸、碱、盐等化学腐蚀性介质腐蚀的钢。不锈钢自本世纪初问世，到现在已有近100年的历史。不锈钢的发明是世界金属冶炼史上的重大成就。20世纪初，吉耶（L.B.Guillet）于1904年-1906年和波特万（A.M.Portevin）于1909-1911年在法国；吉森（W.Giesen）于1907-1909年在英国分别发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金有较好的耐腐蚀性能。蒙纳尔茨（P.Monnartz）于1908-1911年在德国提出了不锈性和钝化理论等观点。工业用不锈钢的发明者有：布里尔利（H.Brearly）1912-1913年在英国开发了含Cr12%—13%的马氏体不锈钢；丹齐曾（C.Dantsizen）1911-1914年在美国开发了含Cr14%-16%，C 0.07%-0.15%的铁素体不锈钢；毛雷尔（E.Maurer）和施特劳斯（B.Strauss）1912—1914年在德国开发了含C<1%，Cr 15%-40%，Ni<20%的奥氏体不锈钢。1929年，施特劳斯（B.Strauss）取得了低碳18-8（Cr-18%，Ni-8%）不锈钢的专利权。为了解决18-8钢的敏化态晶间腐蚀，1931年德国的霍德鲁特（E.Houdreuot）发明了含Ti的18-8不锈钢（相当于现在的1Cr18Ni9Ti或AISI321）。几乎与此同时，在

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法国的Unieux实验室在实验中发现了奥氏体不锈钢中含有铁素体时，钢的耐晶间腐蚀性能会被明显加强，从而开发了γ+α双相不锈钢。1946年，美国的史密斯埃塔尔（R.Smithetal）研制了马氏体沉淀硬化型不锈钢17-4PH；随后既具有高强度又可进行冷加工成形的半奥氏体沉淀硬化不锈钢17-7PH和PH15-7Mo等相继问世。到此看来，不锈钢家族中的主要钢类，即马氏体、铁素体、奥氏体、α+γ双相以及沉淀硬化型等不锈钢就基本齐全了，且一直延续到今天。当然，40-50年代，节Ni的Cr-Mn-N和Cr-Mn-Ni-N不锈钢，超低碳（C≤0.03%）奥氏体不锈钢；60年代，γ和α之比接近于1的α+γ双相不锈钢和C+N≤150ppm的高纯铁素体不锈钢以及马氏体时效不锈钢的出现，虽然也属于不锈钢领域内的重大进展，但是，这些新钢种本质上仍属于前述五大类不锈钢，只是具体钢类中某些钢种的新发展。不锈钢中，除C，Cr,Ni等元素外，根据不同用途对性能的要求，进一步用Mo,Cu,Si,N,Mn,Nb,Ti等合金化元素或进一步降低钢中的C,Si,Mn,S,P等元素，又研制出许多新钢种。例如，为解决氯化物的点蚀、缝隙腐蚀用的高纯、高铬和高钼铁素体不锈钢00Cr25Ni4Mo4，,00Cr29Mo4Ni2,00Cr30Mo2和高钼含氮的Cr-Ni双相不锈钢00Cr25Ni7Mo3N，00Cr25Ni7Mo3CuN等；为提高低碳、超低碳Cr-Ni奥氏体不锈钢的强度和耐蚀性而出现的控氮不锈钢；为提高Cr-Ni奥氏体不锈钢耐局部腐蚀性能并抑制钢中金属间相的析出而研制的高Cr，Mo且高氮量的超级奥氏体不锈钢，如00Cr25Ni20Mo6CuN，00Cr24Ni22Mo7Mn3CuN；为耐发烟硝酸以及耐浓硫酸（93%—98%）而发展的高硅（含硅6%）不锈钢。此外还有一些专用不锈钢问世，例如核能级，尿素级、硝酸级、食品级不锈钢等等。据统计，世界范围内已纳入各种标准（包括厂标）的牌号已有百余种，而未纳标的非标准牌号就更多了。尽管如此，目前各工业先进国家大量生产和广泛应用的不锈钢牌号，仅限于马氏体、铁素体和奥氏体类的大约十几个牌号。

除前苏联、东欧和我国外，世界不锈钢产量已达1100万吨，而1950年的世界不锈钢产量还不到100万吨，40年间产量增加了10多倍。自1970年开始，日本的不锈钢产量已超过世界其他各国，且一直在持续增长。不锈钢产量中，Cr13型马氏体钢和Cr17型铁素体钢约占30%-40%，而18-8型Cr-Ni奥氏体钢等约占60%-70%。世界上工业先进国家的不锈钢产量一般会占本国生产钢总量的2.5%-3.5% 。在不锈钢生产中，

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超高功率电炉、炉外精炼、连续铸锭（包括薄板坯连铸）、热连轧或新型炉卷轧机、冷连轧、连续酸洗热处理和连续保护气氛光亮热处理，以及各种质量检测手段还有新工艺、新机器、新技术已日益广泛采用。大型化、高速化、连续自动化是不锈钢生产工艺、装备的主要发展方向，国外已能大量生产和销售的不锈钢材有：宽度达2米的冷轧薄板，包括镜面板、彩色板、花纹板、涂层板等；宽度达3米以上的热轧中板；厚度可达300毫米以上的热轧厚板；直径大到1米以上、小到0.1毫米的无缝管以及各种规格的焊管（最大直径可达2米）；厚度约0.05毫米，宽度可达1米的不锈钢箔。美、日等国所生产的不锈钢材中，冷轧薄板和带材约占60%。（板、带材共约占70%）线材约占8%-9%；棒、型材约占10%-11%；管材约占4%-5%。 1.1.2国内不锈钢的发展

我国于1952年开始生产不锈钢，以奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti为主，此后三十年不锈钢的研制和生产有很大发展空间，近十几年来发展迅速。2006年不锈钢的产量比1994年提高近16倍，而不锈钢的表观消费量由1990年的26万吨增长到2006年的600万吨，成为世界上备受关注的不锈钢第一消费大国。不锈钢的需求拉动了不锈钢生产的快速发展。自1999年以后，中国不锈钢生产结束了长期产能处于在30万吨左右的历史，2000年产量突破100万吨，2006年粗钢产量达530万吨，钢材450.8万吨。为了满足军工和化肥等方面的需求，我国还研制了多种特殊用途的奥氏体不锈钢和双相不锈钢，使用效果良好。高性能的铁素体不锈钢正在开发应用。随着AOD（氩气脱碳）、VOD（真空脱氧脱碳）二次精炼装备的陆续建成，低碳和超低碳不锈钢得到了相当的发展。不锈钢的轻工产品和厨房设备己进入市场。2000年以来，我国不锈钢的消费量逐年快速增加，从2000年到2007年，我国不锈钢的消费增长率达18％；同期我国不锈钢的生产发展极为迅猛，平均每年的增长率达33％；从而使我国不锈钢的自给率不断提高，2007年达到了75．6％。我国不锈钢的需求从2001年表现出消费量大于265．6万吨，超过日本和美国，成为世界第一消费大国后，中国连续11年蝉联世界钢铁第一消费大国的位置，占世界总需求量的四分之一，2007年我国人均不锈钢消费量已达到5公斤左右，超过了世界人均消费水平。随着需求的不断增加，我国不锈钢的产量也在快速增长，2007年全国46家不锈钢厂的粗钢产量达539.6万吨，成为世界第一；2007年不锈钢粗钢产量为720．6万吨，约占全球

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产量的26％，继续保持世界第一的水平。到2007年我国己形成不锈钢生产能力约1200万吨，其中先进产能约占70％；形了不锈钢冷轧能力大约470万吨，其中先进产量约80％。随着新增不锈钢产能的逐步释放，我国不锈钢的产量将持续增长。2011年，我国不锈钢粗钢产量超过了1259万吨。我国不锈钢产能的迅速增长，已经彻底改变了世界不锈钢产业的格局，可以预见不久的将来，中国将由世界上最大的不锈钢净进口国转变为不锈钢净出口国[2]。

目前我国不锈钢行业存在的主要问题有以下三个方面[3]：

(1)生产工艺落后，产品质量较差，成本高。国外生产不锈钢板材已普遍三步法冶炼一连铸一连轧机或炉卷轧机热轧一多辊冷轧工艺。而我国不锈钢生产存在着炉容小、精炼比低(30％左右)，薄板生产厂家仍采用单张热轧、单张冷轧。从钢种分析，在18/8型铬镍不锈钢中，国外生产总量占含镍不锈钢的59％，占不锈钢总产量的38％。而我国仍在广泛使用国外已经淘汰的含镍铬的不锈钢。

(2)冷轧不锈钢生产能力不足，尤其是冷轧薄板方面显得更为突出。

(3)目前，国外已用低碳和超低碳不锈钢取代了长期以来占统治地位的奥氏体Ti稳定化不锈钢，1Cr18Ni9Ti已经从西方工业发达国家的标准中淘汰，而在我国1Cr18Ni9Ti仍为主要钢种。我国不锈钢在产量增加的同时，品种方面还需要很多的调整。 1.2不锈钢的分类

不锈钢钢种很多，常见的分类方法有:

按主要化学组成分分为Cr不锈钢、Cr-Ni不锈钢和Cr-Mn-N不锈钢以及超低碳不锈钢、高铝不锈钢和高纯不锈钢等。按钢的性能特点和用途分类，如耐硝酸(硝酸级)不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、高强度不锈钢等。按钢的功能特点分类，如低温不锈钢，无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点分，如铁素体不锈钢(F)、奥氏体不锈钢(A)、马氏体不锈钢(M)、双相不锈钢和沉淀硬化型(PH)不锈钢，下面分别介绍:

(1)铁素体型不锈钢

铁素体型不锈钢含12-30%的Cr，含C量低于0.10%，其显微组织为铁素体及少量碳化物。铁素体不锈钢因为没有马氏体相变，所以热处理对它们的强化作用甚小，仅有

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