什么是不銹鋼
通俗地說,不銹鋼就是不容易生銹的鋼。這種定義其實并不十分準確。
定義
不銹鋼是指能耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質和酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的一類合金鋼,又稱不銹耐酸鋼。
實際應用中,常將耐弱腐蝕介質腐蝕的鋼稱為“不銹鋼”,而將耐化學介質腐蝕的鋼稱為“耐酸鋼”。常說的不銹鋼大都指前者。
成分
不銹鋼是合金元素超過10%的高合金鋼,鐵是主要成分元素,鉻(gè)是第一主要的合金元素。鋼中的鉻容易與大氣中的氧起反應,形成一層致密的氧化鉻保護膜,覆蓋在不銹鋼的表面上,隔絕基體與外在環境的接觸,起到保護作用。
這種保護作用十分有效。在自然環境中,腐蝕1mm厚度的不銹鋼,需要將近百年。換句話說,若鉻的含量足夠(10.5%以上),在常溫大氣中,不銹鋼是不會生銹的。這樣卓越的耐蝕性能,其他鋼材望塵莫及。
除了鉻,不銹鋼通常還添加其他合金元素以提升不同方面的性能。總的來說,C、Mn、Cr、Ni、Mo是決定不銹鋼性能最重要的元素。
表 不銹鋼添加元素與性能的關系
目的
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增加
強度
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提高
耐蝕
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改善
切削
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增加
硬度
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增加
韌性
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添加
元素
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C,Mo,Ti,
Al,Cu,N
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Cr,Ni,Mo
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S,P,Se
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C,Mn
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Ni
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分類
不銹鋼通常有三種分類方法,按金相組織分類的方法最為常見。
?按美國鋼鐵協會(AISI)的標準分類
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200系
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201、202…
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300系
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301、302、304、316…
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400系
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410、420、430…
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600系
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630、631…
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?按合金成份分類
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Cr系
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400系
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Cr-Ni系
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300系、600系、雙相鋼
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Cr-Ni-Mn系
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200系
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?按金相組織分類
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奧氏體系
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2xx、3xx
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鐵素體系
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4xx:409、430、439、436、445…
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馬氏體系
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4xx:410、416、420、431、440…
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析出硬化系
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6xx(馬氏體、半奧氏體、奧氏體)
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雙相系
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2101、2205…
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性能
依據添加的元素及配比的不同,不同組織的不銹鋼表現出不同的性能。
特性
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馬氏
體不
銹鋼
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鐵素
體不
銹鋼
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奧氏
體不
銹鋼
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雙相
不銹
鋼
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備注
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耐
蝕
性
能
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耐大氣腐蝕
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一般
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良好
|
良好
|
良好
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與添加的
合金元素
有關
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耐酸性能
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一般
|
良好
|
良好
|
良好
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耐孔蝕、
間隙腐蝕
|
一般
|
良好
|
良好
|
良好
|
耐應力腐蝕
|
一般
|
良好
|
一般
|
良好
|
耐
熱
性
能
|
高溫強度
|
良好
|
稍差
|
良好
|
稍差
|
高溫脆性
|
高溫氧化、
硫化
|
一般
|
良好
|
良好
|
——
|
|
熱疲勞
|
一般
|
良好
|
一般
|
——
|
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加
工
性
能
|
焊接性能
|
一般
|
一般
|
良好
|
良好
|
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冷加工(深沖)
|
稍差
|
良好
|
良好
|
稍差
|
|
冷加工(漲形)
|
稍差
|
一般
|
良好
|
稍差
|
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切削性能
|
一般
|
一般
|
一般
|
一般
|
|
強
度
|
室溫強度
|
良好
|
一般
|
一般
|
良好
|
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低溫強度、
韌性
|
稍差
|
差
|
良好
|
差
|
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疲勞、切口
敏感性
|
一般
|
一般
|
良好
|
一般
|
|
其
他
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非磁性能
|
差
|
差
|
良好
|
差
|
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電熱性能
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——
|
良好
|
一般
|
——
|
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常見鋼種
在各種不銹鋼中,300系列因為在硬度、耐蝕性、加工適合度等方面取得最佳的平衡,因此是不銹鋼材中應用最廣的種類,幾乎占了所有不銹鋼的七成。
在300系列不銹鋼中,304成分中含有18%的鉻和8%的鎳,是最普遍的不銹鋼種;而316則是添加了鉬,對于抗氯離子腐蝕的能力更勝于304,是第二普遍的不銹鋼種。
市售不銹鋼,最常見除304、316外,430因為較為廉價且硬度足夠,用途廣泛,可算第三普遍的不銹鋼種。
表 三種不銹鋼:304、316、430
牌號
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304
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316
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430
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組織
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奧氏體
|
奧氏體
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鐵素體
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成分
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18%Cr
8%Ni
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18%Cr
10%Ni
2%Mo
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18%Cr
0%Ni
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優點
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耐蝕性好
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適用于應力腐
蝕與鹽水環境
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成本低
加工性佳
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缺點
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價格高
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價格高
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耐蝕性、焊接
性、延性皆差
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用途
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食品用具、建
材、機械工具
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高級用具、
醫療用具
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工業結構、
刀、剪
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注意事項
據統計不銹鋼有一百八十余種,加上各個不銹鋼廠家自行開發的特殊鋼種,數量更多。用戶面對這么多的牌號,不免有眼花繚亂之感。但是萬變不離其宗,所有的不銹鋼都從幾種基本的金相組織而來,并沒有那么難以理解。不過購買不銹鋼的確有需要注意的地方。
?不能依據是否生銹或是否有磁性來辨別不銹鋼。不銹鋼是否生銹與鋼種、使用場合及保養有關,并非絕對不生銹;是否帶磁也一樣,即使是奧氏體鋼的代表304,也會因冶煉過程中的成分偏析,或者受加工變形后,部分組織轉變而帶有弱磁性,更不用說430不銹鋼一直帶有強磁性了,是否帶磁對辨別不銹鋼只有部分參考作用。
?不銹鋼的標準。采購不銹鋼的時候應注意相應的標準。常見的標準有美標(AISI/ASTM)、日標(JIS)、德標(DIN)與國標(GB)。同樣一個鋼種,在不同的標準里,成分會略有差別。在要求嚴格的場合,這些差別會導致產品被判定為不合格。
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