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不銹鋼   stainless steel(steel=STL)

耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。又稱不銹耐酸鋼。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，當(dāng)鋼中含鉻量達(dá)到12％左右時(shí)，鉻與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜（ 自鈍化膜），可阻止鋼的基體進(jìn)一步腐蝕。除鉻外，常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對(duì)不銹鋼組織和性能的要求。不銹鋼通常按基體組織分為：①鐵素體不銹鋼。含鉻12％～30％。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高 ， 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。②奧氏體不銹鋼。含鉻大于18％，還含有 8％左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。③奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。④馬氏體不銹鋼。強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。

不銹鋼是具有60年發(fā)展歷程的現(xiàn)代材料

自本世紀(jì)初發(fā)明不銹鋼以來(lái)，不銹鋼就把現(xiàn)代材料的形象和建筑應(yīng)用中的聲譽(yù)集于一身，使其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手羨慕不已。

只要鋼種選擇的正確，加工適當(dāng)，保養(yǎng)合適，不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件地保持工程設(shè)計(jì)的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的需要。

在建筑、大樓和結(jié)構(gòu)的行業(yè)中，不銹鋼成功的關(guān)鍵是其具有良好的耐腐蝕性能。

不銹鋼牌號(hào)分組

200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼

300 系列—鉻-鎳 奧氏體不銹鋼

型號(hào) 301—延展性好，用于成型產(chǎn)品。也可通過(guò)機(jī)械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強(qiáng)度優(yōu)于304不銹鋼。

型號(hào) 302—耐腐蝕性同304，由于含碳相對(duì)要高因而強(qiáng)度更好。

型號(hào) 303—通過(guò)添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。

型號(hào) 304—通用型號(hào)；即18/8不銹鋼。GB牌號(hào)為0Cr18Ni9。

型號(hào) 309—較之304有更好的耐溫性。

型號(hào) 316—繼304之后，第二個(gè)得到泛應(yīng)用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來(lái)使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級(jí)不銹鋼通常也符合這個(gè)應(yīng)用級(jí)別。[1]

型號(hào) 321—除了因?yàn)樘砑恿蒜佋亟档土瞬牧虾缚p銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)之外其他性能類似304。

400 系列—鐵素體和馬氏體不銹鋼

型號(hào) 408—耐熱性好，弱抗腐蝕性，11%的Cr，8%的Ni。

型號(hào) 409—最廉價(jià)的型號(hào)（英美），通常用作汽車排氣管，屬鐵素體不銹鋼（鉻鋼）。

型號(hào) 410—馬氏體（高強(qiáng)度鉻鋼），耐磨性好，抗腐蝕性較差。

型號(hào) 416—添加了硫改善了材料的加工性能。

型號(hào) 420—“刃具級(jí)”馬氏體鋼，類似布氏高鉻鋼這種的不銹鋼。也用于刀具，可以做的非常光亮。

型號(hào) 430—鐵素體不銹鋼，裝飾用，例如用于汽車飾品。良好的成型性，但耐溫性和抗腐蝕性要差。

型號(hào) 440—高強(qiáng)度刃具鋼，含碳稍高，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砗罂梢垣@得較高屈服強(qiáng)度，硬度可以達(dá)到58HRC，屬于最硬的不銹鋼之列。見(jiàn)的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號(hào)有三種：440A、440B、440C，另外還有440F（易加工型）。

500 系列—耐熱鉻合金鋼。

600 系列—馬氏體沉淀硬化不銹鋼。

型號(hào) 630—的沉淀硬化不銹鋼型號(hào)，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。

在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼一般不含鎳，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（AOD或VOD）的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。

奧氏體--鐵素體雙相不銹鋼

是奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。

馬氏體不銹鋼

通過(guò)熱處理可以調(diào)整其力學(xué)性能的不銹鋼，通俗地說(shuō)，是一類可硬化的不銹鋼。典型牌號(hào)為Cr13型，如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度較高，不同回火溫度具有不同強(qiáng)韌性組合，主要用于蒸汽輪機(jī)葉片、餐具、器械。根據(jù)化學(xué)成分的差異，馬氏體不銹鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據(jù)組織和強(qiáng)化機(jī)理的不同，還可分為馬氏體不銹鋼、馬氏體和半奧氏體（或半馬氏體）沉淀硬化不銹鋼以及馬氏體時(shí)效不銹鋼等。

不銹鋼和碳鋼的物理性能數(shù)據(jù)對(duì)比，碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體型不銹鋼，而略低于奧氏體型不銹鋼；電阻率按碳鋼、鐵素體型、馬氏體型和奧氏體型不銹鋼排序遞增；線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼而碳鋼最??；碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無(wú)磁性，但其冷加工硬化生成成氏體相變時(shí)將會(huì)產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來(lái)消除這種馬氏體組織而恢復(fù)其無(wú)磁性。

奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點(diǎn)：

1）高的電陰率，約為碳鋼的5倍。

2）大的線膨脹系數(shù)，比碳鋼大40％，并隨著溫度的升高，線膨脹系數(shù)的數(shù)值也相應(yīng)地提高。

3）低的熱導(dǎo)率，約為碳鋼的1/3。

不銹鋼的力學(xué)性

不論不銹鋼板還是耐熱鋼板，奧氏體型的鋼板的綜合性能，既有足夠的強(qiáng)度，又有的塑性同時(shí)硬度也不高，這也是它們被廣泛采用的原因之一。奧氏體型不銹鋼同絕大多數(shù)的其它金屬材料相似，其抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和硬度，隨著溫度的降低而提高；塑性則隨著溫度降低而減小。其抗拉強(qiáng)度在溫度15~80＆#176;C范圍內(nèi)增長(zhǎng)是較為均勻的。更重要的是：隨著溫度的降低，其沖擊韌度減少緩慢，并不存在脆性轉(zhuǎn)變溫度。所以不銹鋼在低溫時(shí)能保持足夠的塑性和韌性。

不銹鋼的耐熱性能

耐熱性能是指高溫下，既有抗氧化或耐氣體介質(zhì)腐蝕的性能即熱穩(wěn)定性，同時(shí)在高溫時(shí)雙有足夠的強(qiáng)度即熱強(qiáng)性。

碳的影響:碳在奧氏體不銹鋼中是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定奧氏體且擴(kuò)大奧氏體區(qū)的元素.碳形成奧氏體的能力約為鎳的30倍,碳是一種間隙元素,通過(guò)固溶強(qiáng)化可顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度.碳還可提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的耐應(yīng)力腐蝕的性能.

但是,在奧氏體不銹鋼中,碳常常被視為有害元素,這主要是由于在不銹鋼和耐蝕用途中的一些條件下(比如焊接或經(jīng)450~850℃加熱),碳可與鋼中的鉻形成高鉻的Cr23C6型碳化合物從而導(dǎo)致局部鉻的貧化,使鋼的耐蝕性特別是耐晶間腐蝕性能下降.因此,60年代以來(lái)新發(fā)展的鉻鎳奧氏體不銹鋼大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的,可以知道隨著碳含量降低,鋼的晶間腐蝕敏感性降低,當(dāng)碳含量低于0.02%才具有的效果,一些實(shí)驗(yàn)珠光還指出,碳還會(huì)增大鉻奧氏體不銹鋼的點(diǎn)腐蝕分傾向.由于碳的有害作用,不僅在奧氏體不銹鋼冶煉過(guò)和中應(yīng)按要求控制盡量低的碳含量,而且在隨后的熱,冷加工和熱處理等過(guò)程中也在防止不銹鋼表面增碳,且免鉻的碳化物析出.

鉻的影響:鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素,奧氏體不銹鋼的不銹性和耐蝕性的獲得主要是由于在會(huì)質(zhì)作用下,鉻促進(jìn)了鋼的鈍化并使鋼保持穩(wěn)定鈍態(tài)的結(jié)果.○1鉻對(duì)組織的影響:在奧氏體不銹鋼中,鉻是強(qiáng)烈形成并穩(wěn)定鐵體的元素,縮小奧氏體區(qū),隨著鋼中含量增加,奧氏體不銹鋼中可出現(xiàn)鐵素體(δ)組織,研究表明,在鉻鎳奧氏體不銹鋼中,當(dāng)碳含量為0.1%,鉻含量為18%時(shí),為獲得穩(wěn)定的單一奧氏體組織,所需鎳含量,約為8%,就這一點(diǎn)而言,常用的18Cr—8Ni型鉻鎳奧氏體不銹鋼是含鉻,鎳量配比適宜的一種.

有奧氏體不銹鋼中,隨著鉻含量的增加,一些金屬間相(比如δ相)的形成傾向增大,當(dāng)鋼中含有鉬時(shí),鉻含含量會(huì)增加還會(huì)χ相等的形成,如前所述,σ, χ相的析出不僅顯著降低鋼的塑性和韌性,而且在一些條件下還降低鋼的耐蝕性,奧氏體不銹鋼中鉻含量的提高可使馬氏體轉(zhuǎn)烴溫度(Ms)下降,從而提高奧氏體基體的穩(wěn)定性.因此高鉻(比如超過(guò)20%)奧氏體不銹鋼即使經(jīng)過(guò)冷加工和低溫處理也很難獲得馬氏體組織..

鉻是強(qiáng)碳化物形成元素,在奧氏體不銹鋼中也不例外,奧氏體不銹鋼中常見(jiàn)的鉻碳化物有Cr23C6;當(dāng)鋼中含有鉬或鉻時(shí),還可見(jiàn)到期Cr6C等碳化物,它們的形成在某些條件下對(duì)鋼的性能會(huì)產(chǎn)生重要影響.○2鉻對(duì)性能的影響:一般來(lái)主,只要奧氏體不銹鋼保持奧氏體組織而沒(méi)有δ鐵素體等的形成,僅提高鋼中鉻含量不會(huì)對(duì)力學(xué)性能有顯著影響,鉻對(duì)奧氏體不銹鋼性能影響的是耐蝕性,主要表現(xiàn)為:鉻提高鋼的耐氧化性介質(zhì)和酸性氯化物介質(zhì)的性能;在鎳以及鉬和銅復(fù)合作用下,鉻提高鋼耐一些還原性介質(zhì),有機(jī)酸,尿素和堿介質(zhì)的性能;鉻還提高鋼耐局部腐蝕,比如晶間腐蝕.點(diǎn)腐蝕,縫隙腐蝕以及某此條件下應(yīng)力體育館的性能..對(duì)奧氏體不銹鋼晶間體育館敏感性影響的因素是鋼中碳含量,其他元素對(duì)晶間體育館的作用主要視其對(duì)碳化物的溶解和沉淀行為的影響而定,在奧氏體不銹鋼中,鉻能增大碳的溶解度而降低鉻的貧化度,因而提高鉻含量對(duì)奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益,鉻非常有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕及縫隙腐蝕性能,當(dāng)鋼中同時(shí)有鉬或鉬及氮存在時(shí),鉻的這種有效性大加強(qiáng),雖然根據(jù)研究鉬的耐點(diǎn)體育館及縫隙腐蝕的能力為鉻的話倍左右,氮為鉻的30倍,但是大量研究,奧氏體不銹鋼中如果沒(méi)有鉻或者鉻含量較低,鉬及氮的耐點(diǎn)腐蝕與縫隙腐蝕作用便會(huì)喪失或不夠顯著.

鉻對(duì)奧氏體不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕性能的作用,隨實(shí)驗(yàn)介質(zhì)條件及實(shí)際使用環(huán)境而異,在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質(zhì),高溫高壓水以及點(diǎn)腐蝕為起源的應(yīng)力腐蝕條件下,提高鋼中鉻含量則對(duì)耐應(yīng)力腐蝕有利,同時(shí),鉻還可防止奧氏體不銹鋼及合金中由于鎳含量提高而容易出現(xiàn)的晶間型應(yīng)力腐蝕的傾向,對(duì)開(kāi)苛性(NqOH)應(yīng)力腐蝕,鉻的作用也是有益的

鉻除對(duì)負(fù)數(shù)氏體不銹鋼耐蝕性有重要影響外,還能顯著提高該類鋼的抗氧化,抗硫化和抗融鹽腐蝕等性能.

鎳是奧氏體不銹鋼中的主要合金元素,其主要作用是一百萬(wàn)并穩(wěn)定奧氏體,使鋼獲得奧氏體組織,從而使鋼具有良好的強(qiáng)度和塑性,韌性的配合,并具有優(yōu)良的冷,熱加工性和冷形成性以及焊接,低溫與無(wú)磁等性能,同時(shí)提高奧氏體不銹鋼的熱力學(xué)穩(wěn)定性,使之不僅比相同鉻,鉬含量的鐵素體,馬氏體等類不銹鋼肯有更好的不銹性和耐氧化性介質(zhì)的性能,而且于表面膜穩(wěn)定性的提高,從而使鋼還具有更加優(yōu)異的耐一些還原性介質(zhì)的性能.