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不銹鋼的體系種類、特性及應用介紹
來源： 作者： 發(fā)布日期：2021-04-04 訪問次數(shù)：788
不銹鋼的體系種類、特性及應用介紹
不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。還有用于壓力容器用的專用不銹鋼《GB24511_2009_承壓設備用不銹鋼鋼板及鋼帶》。
鐵素體不銹鋼
含鉻15%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼，屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。
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，可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的Wc<0.08%，鋼號中標記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能和無磁或弱磁性，在氧化性和還原性介質中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設備，如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等，另外還可用作不銹鋼鐘表飾品的主體材料。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷或風冷，以獲得單相奧氏體組織。
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，并具有超塑性。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，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。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。
沉淀硬化不銹鋼
基體為奧氏體或馬氏體組織，沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化（又稱時效硬化）處理使其硬（強）化的不銹鋼。
馬氏體不銹鋼
強度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。鍛造、沖壓后需退火。
壓力容器專用不銹鋼，其分類和代號、尺寸、外形及允許偏差、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志及產(chǎn)品質量證明書等有明確要求。常用牌號有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2數(shù)字代號為：S30408、S31603等。主要用于食品機械、制藥機械等衛(wèi)生級設備。[1]
主要特性
焊接性：產(chǎn)品用途的不同對焊接性能的要求也各不相同。一類餐具對焊接性能一般不做要求，甚至包括部分鍋類企業(yè)。但是絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要原料焊接性能好，像二類餐具、保溫杯、鋼管、熱水器、飲水機等。
耐腐蝕性：絕大多數(shù)不銹鋼制品要求耐腐蝕性能好，像一、二類餐具、廚具、熱水器、飲水機等，有些國外商人對產(chǎn)品還做耐腐蝕性能試驗：用NACL水溶液加溫到沸騰，一段時間后倒掉溶液，洗凈烘干，稱重量損失，來確定受腐蝕程度（注意：產(chǎn)品拋光時，因砂布或砂紙中含有Fe的成分，會導致測試時表面出現(xiàn)銹斑）
拋光性能
當今社會不銹鋼制品在生產(chǎn)時一般都經(jīng)過拋光這一工序，只有少數(shù)制品如熱水器、飲水機內膽等不需要拋光。因此這就要求原料的拋光性能很好。影響拋光性能的因素主要有以下幾點：
①原料表面缺陷。如劃傷、麻點、過酸洗等。
②原料材質問題。硬度太低，拋光時就不易拋亮（BQ性不好），而且硬度太低，在深拉伸時表面易出現(xiàn)桔皮現(xiàn)象，從而影響B(tài)Q性。硬度高的BQ性相對就好。
③經(jīng)過深拉伸的制品，變形量極大的區(qū)域表面也會出小的黑點和RIDGING，從而影響B(tài)Q性。
耐熱性能
耐熱性能是指高溫下不銹鋼仍能保持其優(yōu)良的物理機械性能。
碳的影響：碳在奧氏體不銹鋼中是強烈形成并穩(wěn)。定奧氏體且擴大奧氏體區(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，通過固溶強化可顯著提高奧氏體不銹鋼的強度。碳還可提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的耐應力耐腐蝕的性能。
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的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，當碳含量低于0.02%才具有最明顯的效果，一些實驗還指出，碳還會增大鉻奧氏體不銹鋼的點腐蝕分傾向。由于碳的有害作用，不僅在奧氏體不銹鋼冶煉過程中應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程中也在防止不銹鋼表面增碳，避免鉻的碳化物析出。
耐腐蝕性：當鋼中鉻量原子數(shù)量不低于12.5%時，可使鋼的電極電位發(fā)生突變，由負電位升到正的電極電位。阻止電化學腐蝕。
物理性能與碳鋼比較
1、密度：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；
2、電阻率：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；
3、線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最?。?br /> 4、碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復其無磁性。
奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點：
1）高的電阻率，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)值也相應地提高。
3）低的熱導率，約為碳鋼的1/3。
應用領域：
在建筑應用領域，不銹鋼的表面加工之所以重要是有許多原因的。 腐蝕環(huán)境要求光滑的表面是因為表面光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。
在寬敞的大廳中，不銹鋼是電梯裝飾板最常用的材料，表面的手印雖然可以擦掉，但影響美觀，所以最好選用合適的表面防止留下手印。
衛(wèi)生條件對許多行業(yè)是很重要的，例如，食品加工、餐飲、釀造和化工等，在這些應用領域，表面必須便于每天清洗，而且經(jīng)常要用化學清洗劑。
不銹鋼是這方面的最佳材料，在公共場所，不銹鋼的表面經(jīng)常會被胡寫亂畫，但是，它的一個重要特性是可以將它們清洗掉，這是不銹鋼優(yōu)于鋁的一個顯著特點。鋁的表面容易留下痕跡，往往很難去掉。清理不銹鋼表面時應順著不銹鋼的紋路清理，因為有些表面加工的紋路是單向性的。
不銹鋼最適用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關重要的領域，如：食品加工、餐飲、釀造和化工，這不僅是因為它便于每天清洗，有時還要使用化學清洗劑，而且還因為它不易滋生細菌。試驗表明在這方面的性能與玻璃和陶瓷相同。
不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為：鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。還有用于壓力容器用的專用不銹鋼《GB24511_2009_承壓設備用不銹鋼鋼板及鋼帶》。
鐵素體不銹鋼
含鉻15%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼，屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點，用于硝酸及食品工廠設備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃氣輪機零件等。
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，可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的Wc<0.08%，鋼號中標記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能和無磁或弱磁性，在氧化性和還原性介質中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設備，如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等，另外還可用作不銹鋼鐘表飾品的主體材料。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷或風冷，以獲得單相奧氏體組織。
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，并具有超塑性。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，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。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。
沉淀硬化不銹鋼
基體為奧氏體或馬氏體組織，沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化（又稱時效硬化）處理使其硬（強）化的不銹鋼。
馬氏體不銹鋼
強度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。鍛造、沖壓后需退火。
壓力容器專用不銹鋼，其分類和代號、尺寸、外形及允許偏差、技術要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、包裝、標志及產(chǎn)品質量證明書等有明確要求。常用牌號有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2數(shù)字代號為：S30408、S31603等。主要用于食品機械、制藥機械等衛(wèi)生級設備。[1]
主要特性
焊接性：產(chǎn)品用途的不同對焊接性能的要求也各不相同。一類餐具對焊接性能一般不做要求，甚至包括部分鍋類企業(yè)。但是絕大多數(shù)產(chǎn)品都需要原料焊接性能好，像二類餐具、保溫杯、鋼管、熱水器、飲水機等。
耐腐蝕性：絕大多數(shù)不銹鋼制品要求耐腐蝕性能好，像一、二類餐具、廚具、熱水器、飲水機等，有些國外商人對產(chǎn)品還做耐腐蝕性能試驗：用NACL水溶液加溫到沸騰，一段時間后倒掉溶液，洗凈烘干，稱重量損失，來確定受腐蝕程度（注意：產(chǎn)品拋光時，因砂布或砂紙中含有Fe的成分，會導致測試時表面出現(xiàn)銹斑）
拋光性能
當今社會不銹鋼制品在生產(chǎn)時一般都經(jīng)過拋光這一工序，只有少數(shù)制品如熱水器、飲水機內膽等不需要拋光。因此這就要求原料的拋光性能很好。影響拋光性能的因素主要有以下幾點：
①原料表面缺陷。如劃傷、麻點、過酸洗等。
②原料材質問題。硬度太低，拋光時就不易拋亮（BQ性不好），而且硬度太低，在深拉伸時表面易出現(xiàn)桔皮現(xiàn)象，從而影響B(tài)Q性。硬度高的BQ性相對就好。
③經(jīng)過深拉伸的制品，變形量極大的區(qū)域表面也會出小的黑點和RIDGING，從而影響B(tài)Q性。
耐熱性能
耐熱性能是指高溫下不銹鋼仍能保持其優(yōu)良的物理機械性能。
碳的影響：碳在奧氏體不銹鋼中是強烈形成并穩(wěn)。定奧氏體且擴大奧氏體區(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，通過固溶強化可顯著提高奧氏體不銹鋼的強度。碳還可提高奧氏體不銹鋼在高濃氯化物(如42%MgCl2沸騰溶液)中的耐應力耐腐蝕的性能。
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的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，當碳含量低于0.02%才具有最明顯的效果，一些實驗還指出，碳還會增大鉻奧氏體不銹鋼的點腐蝕分傾向。由于碳的有害作用，不僅在奧氏體不銹鋼冶煉過程中應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程中也在防止不銹鋼表面增碳，避免鉻的碳化物析出。
耐腐蝕性：當鋼中鉻量原子數(shù)量不低于12.5%時，可使鋼的電極電位發(fā)生突變，由負電位升到正的電極電位。阻止電化學腐蝕。
物理性能與碳鋼比較
1、密度：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；
2、電阻率：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；
3、線膨脹系數(shù)大小的排序也類似，奧氏體型不銹鋼最高而碳鋼最?。?br /> 4、碳鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼有磁性，奧氏體型不銹鋼無磁性，但其冷加工硬化生成馬氏體相變時將會產(chǎn)生磁性，可用熱處理方法來消除這種馬氏體組織而恢復其無磁性。
奧氏體型不銹鋼與碳鋼相比，具有下列特點：
1）高的電阻率，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)值也相應地提高。
3）低的熱導率，約為碳鋼的1/3。
應用領域：
在建筑應用領域，不銹鋼的表面加工之所以重要是有許多原因的。 腐蝕環(huán)境要求光滑的表面是因為表面光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。
在寬敞的大廳中，不銹鋼是電梯裝飾板最常用的材料，表面的手印雖然可以擦掉，但影響美觀，所以最好選用合適的表面防止留下手印。
衛(wèi)生條件對許多行業(yè)是很重要的，例如，食品加工、餐飲、釀造和化工等，在這些應用領域，表面必須便于每天清洗，而且經(jīng)常要用化學清洗劑。
不銹鋼是這方面的最佳材料，在公共場所，不銹鋼的表面經(jīng)常會被胡寫亂畫，但是，它的一個重要特性是可以將它們清洗掉，這是不銹鋼優(yōu)于鋁的一個顯著特點。鋁的表面容易留下痕跡，往往很難去掉。清理不銹鋼表面時應順著不銹鋼的紋路清理，因為有些表面加工的紋路是單向性的。
不銹鋼最適用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關重要的領域，如：食品加工、餐飲、釀造和化工，這不僅是因為它便于每天清洗，有時還要使用化學清洗劑，而且還因為它不易滋生細菌。試驗表明在這方面的性能與玻璃和陶瓷相同。
