什么是不锈钢
通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢。这种定义其实并不十分准确。
定义
不锈钢是指能耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的一类合金钢,又称不锈耐酸钢。
实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为“不锈钢”,而将耐化学介质腐蚀的钢称为“耐酸钢”。常说的不锈钢大都指前者。
成分
不锈钢是合金元素超过10%的高合金钢,铁是主要成分元素,铬(gè)是第一主要的合金元素。钢中的铬容易与大气中的氧起反应,形成一层致密的氧化铬保护膜,覆盖在不锈钢的表面上,隔绝基体与外在环境的接触,起到保护作用。
这种保护作用十分有效。在自然环境中,腐蚀1mm厚度的不锈钢,需要将近百年。换句话说,若铬的含量足够(10.5%以上),在常温大气中,不锈钢是不会生锈的。这样卓越的耐蚀性能,其他钢材望尘莫及。
除了铬,不锈钢通常还添加其他合金元素以提升不同方面的性能。总的来说,C、Mn、Cr、Ni、Mo是决定不锈钢性能最重要的元素。
表 不锈钢添加元素与性能的关系
目的
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增加
强度
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提高
耐蚀
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改善
切削
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增加
硬度
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增加
韧性
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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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分类
不锈钢通常有三种分类方法,按金相组织分类的方法最为常见。
❶按美国钢铁协会(AISI)的标准分类
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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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❷按合金成份分类
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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、双相钢
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Cr-Ni-Mn系
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200系
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❸按金相组织分类
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奥氏体系
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2xx、3xx
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铁素体系
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4xx:409、430、439、436、445…
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马氏体系
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4xx:410、416、420、431、440…
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析出硬化系
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6xx(马氏体、半奥氏体、奥氏体)
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双相系
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2101、2205…
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性能
依据添加的元素及配比的不同,不同组织的不锈钢表现出不同的性能。
特性
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马氏
体不
锈钢
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铁素
体不
锈钢
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奥氏
体不
锈钢
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双相
不锈
钢
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备注
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耐
蚀
性
能
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耐大气腐蚀
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一般
|
良好
|
良好
|
良好
|
与添加的
合金元素
有关
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耐酸性能
|
一般
|
良好
|
良好
|
良好
|
耐孔蚀、
间隙腐蚀
|
一般
|
良好
|
良好
|
良好
|
耐应力腐蚀
|
一般
|
良好
|
一般
|
良好
|
耐
热
性
能
|
高温强度
|
良好
|
稍差
|
良好
|
稍差
|
高温脆性
|
高温氧化、
硫化
|
一般
|
良好
|
良好
|
——
|
|
热疲劳
|
一般
|
良好
|
一般
|
——
|
|
加
工
性
能
|
焊接性能
|
一般
|
一般
|
良好
|
良好
|
|
冷加工(深冲)
|
稍差
|
良好
|
良好
|
稍差
|
|
冷加工(涨形)
|
稍差
|
一般
|
良好
|
稍差
|
|
切削性能
|
一般
|
一般
|
一般
|
一般
|
|
强
度
|
室温强度
|
良好
|
一般
|
一般
|
良好
|
|
低温强度、
韧性
|
稍差
|
差
|
良好
|
差
|
|
疲劳、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
|
|
电热性能
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——
|
良好
|
一般
|
——
|
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常见钢种
在各种不锈钢中,300系列因为在硬度、耐蚀性、加工适合度等方面取得最佳的平衡,因此是不锈钢材中应用最广的种类,几乎占了所有不锈钢的七成。
在300系列不锈钢中,304成分中含有18%的铬和8%的镍,是最普遍的不锈钢种;而316则是添加了钼,对于抗氯离子腐蚀的能力更胜于304,是第二普遍的不锈钢种。
市售不锈钢,最常见除304、316外,430因为较为廉价且硬度足够,用途广泛,可算第三普遍的不锈钢种。
表 三种不锈钢:304、316、430
牌号
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304
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316
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430
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组织
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奥氏体
|
奥氏体
|
铁素体
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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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优点
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耐蚀性好
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适用于应力腐
蚀与盐水环境
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成本低
加工性佳
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缺点
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价格高
|
价格高
|
耐蚀性、焊接
性、延性皆差
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用途
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食品用具、建
材、机械工具
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高级用具、
医疗用具
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工业结构、
刀、剪
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注意事项
据统计不锈钢有一百八十余种,加上各个不锈钢厂家自行开发的特殊钢种,数量更多。用户面对这么多的牌号,不免有眼花缭乱之感。但是万变不离其宗,所有的不锈钢都从几种基本的金相组织而来,并没有那么难以理解。不过购买不锈钢的确有需要注意的地方。
❶不能依据是否生锈或是否有磁性来辨别不锈钢。不锈钢是否生锈与钢种、使用场合及保养有关,并非绝对不生锈;是否带磁也一样,即使是奥氏体钢的代表304,也会因冶炼过程中的成分偏析,或者受加工变形后,部分组织转变而带有弱磁性,更不用说430不锈钢一直带有强磁性了,是否带磁对辨别不锈钢只有部分参考作用。
❷不锈钢的标准。采购不锈钢的时候应注意相应的标准。常见的标准有美标(AISI/ASTM)、日标(JIS)、德标(DIN)与国标(GB)。同样一个钢种,在不同的标准里,成分会略有差别。在要求严格的场合,这些差别会导致产品被判定为不合格。
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