(摘自技术中心材料研究室张志善 )共赏
近年来，在各类大、中型工程项目招标活动中，我们经常会遇到“材料—环境”组合问题。对于招标公司来说，虽然环境条件已有明确要求，环境对材料的要求也逐一阐明清楚了，但作为竞标者，仍然会感到问题的解决很是棘手，不能迅捷地在差异化的环境条件下对泵用材料作出正确、合理、经济的抉择。从而也导致竞标胜算的几率不大，错失良机。

为了避免因类似材料问题的再次出现，现将我对金属材料的一些常规知识以及材料的一般选用原则的心得体会写出来，与各位同仁一起交流和分享。

一、金属材料的性能

材料的性能主要包括力学性能、化学性能和加工工艺性能。

材料的主要力学性能——抗拉强度、屈服强度、延伸率、断面收缩率、硬度、冲击韧性；

材料的化学性能——耐腐蚀性、抗氧化性、化学稳定性；

材料的加工工艺性能——铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理工艺性能、冷加工工艺性能。材料的工艺性在判断加工可能性方面起着重要的作用。

铸造工艺性——指材料的液态流动性、收缩率、偏析程度及产生缩孔的倾向性等。

锻造工艺性——指材料的延展性、热脆性及冷态和热态下塑性变形的能力等。



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焊接工艺性——指材料的焊接性能及焊缝产生裂纹的倾向性等。

热处理工艺性——指材料的可淬性、淬火变形倾向性及热处理介质对它的渗透能力等。

冷加工工艺性——指材料的硬度、易切削性、冷作硬化程度及切削后可能达到的表面粗糙度等。

二、材料的一般选用原则

1、材料的化学性能和耐腐蚀性能能满足工况介质的要求；

2、材料的加工工艺性能能满足设计的要求；

3、材料有好的性价比，经济效果明显。

三、材料的耐腐蚀性及耐蚀材料选择

1、金属的腐蚀类型及特征：

在腐蚀介质中选材时往往涉及的是材料的耐腐蚀性。

金属材料的腐蚀类型及特征如下表所示：

金属材料的腐蚀类型及特征

腐蚀类型
特征

均匀腐蚀
在金属材料的整个暴露表面或大面积上均匀地发生化学和电化学反应，金属宏观变薄。是常见的腐蚀现象。

晶间腐蚀
沿金属晶粒边界发生腐蚀现象，主要特点是金属外部尺寸不变，大多数仍保持金属光泽，但金属的强度和延性下降，冷弯后表面出现裂缝。

选择性腐蚀
合金中某元素或某组织在腐蚀过程中选择性地受到腐蚀例如：铬锰钼氮双相钢在工业醋酸中发生的奥氏体选择性腐蚀。

应力腐蚀

开裂
金属在持久à-应力和特定的腐蚀介质联合作用下出现的脆性开裂特点是出现腐蚀裂缝甚至断裂，裂缝的起源点往往在点腐蚀小空或腐蚀小坑的底部，裂纹扩散有沿晶、穿晶和混合型三种，断口具有脆性断裂的特征。

腐蚀疲劳
金属受腐蚀介质和交变应力联合作用而引起的破损现象，其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹以致金属丧失疲劳强度裂缝多半穿晶粒，一般不分叉。导致疲劳腐蚀的介质有：酸性介质、氯化物、以及含H2S、SO2、O2 等。

点腐蚀
金属的大部分表面不发生腐蚀和腐蚀轻微，局部地方出现腐蚀小空，并向深处延伸发展的腐蚀现象。

缝隙腐蚀
在电解质溶液中，金属与金属、或金属与非金属之间形成缝隙，由于足以使介质进入，又使介质处于停滞状态而发生的腐蚀。

电偶腐蚀
在电解质溶液中，两种或两种以上不同电位的金属相接触而使电位较负的金属发生的腐蚀。腐蚀部位常出现沟槽、凹坑等宏观现象。

磨损腐蚀
腐蚀性流体和固体颗粒与金属表面发生相对运动，尤其是涡流对金属表面的冲刷作用，同时又与裸露金属部分发生化学或电化学作用，从而引起的腐蚀，金属以腐蚀产物的形式从金属表面脱落后，其表面常出现带有方向性的凹槽、沟道、波纹、圆孔等腐蚀外形。

氢腐蚀
在高温高压下，H与钢中的碳发生化学反应，导致钢材脆化的现象，特点是外部没有明显变化，但力学性能显著下降，断口呈脆性断裂，金相观察可见脱碳现象和晶间裂缝，有时可形成宏观鼓泡。
2、耐蚀材料选择

1、不锈钢材料耐点腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀能力的顺序：

1）奥氏体不锈钢：

1Cr18Ni9Ti →0Cr18Ni9（304）→0Cr18Ni11Ti（321）→00Cr19Ni10（304L）0Cr17Ni12Mo2Ti（316）→00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu（904L）

2）铁素体不锈钢：

0Cr13（410S）→0Cr13Al（405）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2 →00Cr26Mo1 →00Cr30Mo2

3）双相不锈钢：

00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→NH55→CD-4MCu→00Cr25Ni6Mo3Cu3N（1.4517）

2、耐高温腐蚀用材的顺序

20＃→12Cr1MoV→12Cr2Mo1（2Cr-1Mo）→1Cr5Mo→1Cr9Mo
3、耐应力腐蚀用材料：

16MnR→20R→12Cr1MoV

00Cr17Ni14Mo2（316L）→00Cr19Ni13Mo3（317L）→00Cr20Ni25Mo4.5Cu（904L）

00Cr18Ni5Mo3Si2（3RE60）→00Cr22Ni5Mo3N（SAF2205）→00Cr25Ni7Mo4N（SAF2507）

0Cr13（410S）→00Cr12Ti（409L）→00Cr17（430LX）→00Cr18Mo2 →00Cr26Mo1

注：铁素体不锈钢和双相不锈钢不得在大于350℃的环境中使用。

四、材料的耐磨性和耐磨材料的选择

耐磨材料的选用，除了考虑材料本身的硬度和成分外，还应考虑材料的经济性和铸造生产的条件，避免铸件内部的缩孔、缩松、气孔、夹杂、裂纹等缺陷的存在而影响铸件的使用寿命。此外，由于磨损系统中的外界条件十分复杂，影响材料磨损性能的因素也很多，比如：磨料的硬度和形状、磨料冲击零件的速度和方向、工作温度的高低、磨损环境的干湿、湿环境中的酸碱性等等，因此选材时必须针对具体情况进行具体的分析，才能做出合理的选择。

1、磨损分类

磨损主要有磨料磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损等三大类。

1）磨料磨损 Abrasive Wear
一般指磨粒或硬的微凸体在与材料表面相互作用过程中，造成材料表面损耗的现象或过程。

按磨料相对于被磨损材料的软硬程度，可将磨料磨损分为软磨料磨损和硬磨料磨损。通常以被磨材料的硬度Hm和磨料的硬度Ha的相对比值（相对磨损性ε）来划分。

影响磨料磨损的主要因素有：

内部因素——材料的成分、组织结构及由组织结构决定的性能；

外部因素——磨料特性、磨料