不锈钢知识

不锈钢的定义

在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-铬镍钢等高合金钢。

　　从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。

为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。

不锈钢的种类

不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。
　　以奥氏体系类的钢由18%铬-8%镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。

1． 以化学成分分类：
　　①． CR系列：铁素体系列、马氏体系列 
　　②． CR-NI系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。

2． 以金相组织的分类：
　　①． 奥氏体不锈钢
　　②． 铁素体不锈钢 
　　③． 马氏体不锈钢
　　④． 双相不锈钢
　　⑤． 沉淀硬化不锈钢

3．不锈钢的表面类别

现在不锈钢的发展，已使不锈钢的耐蚀性、外观、加工性、强度等特性远远超过其它材料，而且，不锈钢的许多表面处理法，可以取得丰富多彩的颜色及形状，这为不锈钢的发展作出很大的贡献。
　　不锈钢制造过程中的表面处理法以及机械研磨表面处理法

4．不锈钢的缺陷类别

5．钢的分类方法

　　5-1　按化学成分分类：
　　◆碳素钢
　　◆合金钢：低合金钢：合金元素≤5% 高合金钢：合金元素≥10% 中合金钢：合金元素
          5%—10%
　　注：不锈钢为高合金钢。

　　5-2　按质量分类：

         ① 普通钢

         ② 优质钢

         ③ 高级优质（A）

         ④ 特级优质钢（E）

　　5-3　按冶炼方法分类：

         ◆平炉钢

         ◆转炉钢

         ◆电炉钢

  　　5-4　按用途分类：

         ① C素结构钢 如：45#

         ② 合金结构钢 如：40Cr

         ③ C素工具钢 如：T8

         ④ 合金工具钢 如：3Cr2W8V

         ⑤ 弹簧钢 如：60Si2Mn

         ⑥ 轴承钢 如：GCr15

         ⑦ 不锈钢耐热钢

         ⑧ 高速钢 如：W18Cr4V

  　　5-5　按金相组织分类：

         ① 按退火状态分:

            ◆ 亚共析钢

            ◆ 共析钢

            ◆ 过共析钢

            ◆ 莱氏体钢

         ② 按退火状态：以不锈钢为例

            ◆奥氏型：0Cr18Ni9（304） 又称：18-8型

            ◆马氏体：1Cr13 2 2Cr13 3Cr13 又称：Cr13型

            ◆铁素体：1Cr17 Cr25Ti

            ◆双相不锈钢（铁素体、奥示体双相）：如：3RE60

            ◆沉垫固溶硬化不锈钢：0Cr17Ni7A1 用于核工业

不锈钢的特性

1．一般特性

        ◆ 表面美观以及使用可能性多样化

        ◆ 耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用

        ◆ 耐腐蚀性好

        ◆ 强度高，因而薄板使用的可能性大

        ◆ 耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾

        ◆ 常温加工，即容易塑性加工

        ◆ 因为不必表面处理，所以简便、维护简单

        ◆ 清洁，光洁度高

        ◆ 焊接性能好

 2、品质特性

　　2-1不锈钢的品质特性

2-2不锈钢的品质特性要求

※各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同。

2-3品质要求特性微细项目

    (1)材质：

    ①DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的主要特点是延伸率较高（≧53%），硬度较低（≦170%），内部晶粒等级在7.0~8.0之间，深冲性能好。目前许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加工比（BLANKING SIZE/制品直径）一般都比较高，它们的加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304 DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响成品合格率，当然也就加大了厂家的成本；

    ②一般材主要用于除了DDQ用途外的材料，这种材料的特点是延伸率相对较低（≧４５%），而硬度相对较高（≦１８０），内部晶粒度等级在8.0~9.0间，与DDQ用材比较，它的深冲性能相对稍差，它主要用于不需伸拉就能得到的制品，象一类餐具的勺、匙、叉、电器用具、钢管用途等。但它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好，这主要是由于它的硬度稍高的缘故。

    (2)表面品质：

    不锈钢薄板是一种价格非常高的材料，客户对它的表面质量要求也非常高。但不锈薄板在生产过程中不可避免会出现各种缺陷，如划伤、麻点、折痕、污染等，从而其表面质量，象划伤、折痕等这些缺陷不管是高级材还是低级都不允许出现，而麻点这种缺陷在勺、匙、叉、制作时也是决不允许的，因为抛光时很难抛掉它。我们根据表面各种缺陷出现的程度和频率，来确定其表质量等级，从而来确定产品等级。

    (3)厚度公差：

    一般来说不锈钢制品的不同，其要求原料厚度公差也各不相同，象二类餐具和保温杯等，厚度公差一般要求较高，为-3~5%，而一类餐具厚度公差一般要求-5%，钢管类要求-10%，宾馆用冷柜用材厚度公差要求为-8%，经销商对厚度公差的要求一般在-4%~6%间。同时产品内外销的不同也会导致客户对原料厚度公差要求的不同。一般出口产品客户的厚度公差要求较高，而内销企业对厚度公差要求相对较低（大多出于成本方面考虑），部分客户甚至要求-15%。

    (4)焊接性：

    产品用途的不同对焊接性能的要求也是各不相同。一类餐具对焊接性能一般不做要求，甚至包括部分锅类企业。但是绝大多数产品都需要原料焊接性能好，象二类餐具、保温杯、钢管、热水器、饮水机等。

    (5)耐腐蚀性：

    绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好，象一、二类餐具、厨具、热水器、饮水机等，有些国外商人对产品还做耐腐蚀性能试验：用NACL水溶液加温到沸腾，一段时间后倒掉溶液，洗净烘干，称重量损失，来确定受腐蚀程度（注意：产品抛光时，因砂布或砂纸中含有Fe的成分，会导致测试时表面出现锈斑）

    (6)抛光性能（BQ性）：

    目前不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序，只有少数制品如热水器、饮水机内胆等不需要抛光。因此这就要求原料的抛光性能很好。影响抛光性能的因素主要有以下几点：

    ①原料表面缺陷。如划伤、麻点、过酸洗等。

    ②原料材质问题。硬度太低，抛光时就不易抛亮（BQ性不好），而且硬度太低，在深拉伸时表面易出现桔皮现象，从而影响BQ性。硬度高的BQ性相对就好。

    ③经过深拉伸的制品，变形量大的区域表面也会出小的黑点和RIDGING，从而影响BQ性。

 　　3．各种不锈钢的特性和用途

不锈钢的应用

不锈钢不但具有良好的耐腐蚀性能，而且具有良好的外观等多种特性，不锈钢的应用范围越来越广泛。下表是关于不锈钢的应用方面的简单事例图：

1.不锈钢在建筑业中的应用

    近年来，应用不锈钢作为建筑材料正日益广泛。使用越来越广泛有着多方面的原因，其中包括对材料更好的了解、企图更新某些设计，设想生产出一种既耐久又无需维护的结构材料等。

    早期，不锈钢用于建筑方面只局限在某些场合，即在过去认为没有适当材料的场合建筑师们正在寻求一种有特殊作用的新材料。实际上许多这样的场合，不锈钢已长期被使用而其效果已经经过长期不断地对不锈钢的冲刷作用，使生产厂家相信不锈钢材料用于室外场合甚至在高腐蚀性气体的条件下也不腐蚀。

    由于不锈钢具有耐用和几乎无需要维护表面这两种特性，促使人们较以往任何时候都更加重视其应用。大多数建筑材料的价格都在一定比例迅速上涨，而有许多材料的涨价又远远超过不锈钢材料。为保养和维持建筑物内外结构处于良好状态的费用更加猛涨得惊人。今天的建筑师必须认真地考虑建筑物的全部情况。如果建筑物长年需要更换或维修，那么建筑师的设计是失败的。

    近年来，游泳池的墙壁已采用不锈钢。长期以来采用的主要材料混凝土需要每年修补和涂刷，尤其是在北方地区．用碳钢并加涂层建造的游泳池每年也需要大面积的擦洗和涂刷，上述两者都增加了游泳池一笔可观的使用开支。当游泳池采用不锈钢材料（304型，2B光洁度）做侧壁时，擦洗就很简单，只需用水和肥皂便能很快洗净。现在的游泳池常常采用不锈钢槽壁和混压土池底，池底用混凝土主要是为了防滑。

    某些建筑物的墙壁用304型，8级镜面抛光的不锈钢作材料。互相连接的不锈钢板都经过抛光和着色打磨使墙壁具有一致的色凋和反光性。为了防止油垢，大面积的不锈钢板的露出部分（茸脚）安装在由使镀锌板和压缩板组成的厚夹层中。抛光的不锈钢板用环氧树脂作粘结剂与镀锌钢板连接固定。

    由干不锈钢能得到很软的性能，使它右可能用来作屋顶覆盖层材料。正是因为这种材料容易成形，耐用美观，故许多建筑师选用不锈钢不仅单纯把它作为一种保护层，而是作为总体设计的组成部分。

    某些建筑物（室内滑冰场管）用不锈钢材料建造永平重叠层的屋顶，不仅使该建筑从设计的观点上美观大方，而且由于不锈钢表面的反光作用，使室内滑冰季节得以延长而兔去承担不合理的投资。

    对于某些特殊结构，往往由于应用不锈钢使许多难题得到解决。比如有一座汽车库，设计时要求停车库对停放汽车不仅要有保护作用且对排出气体具有良好通风作用；同时还能使一定程度的阳光进入车库，选材既经久耐用又无需保养。为满足上述要求，设计者选用6*10in(15*25cm)201型不锈钢格板,将格板固定在垂直柱子上，使内外交错造成重叠布局．为增强建筑设汁效果，交错的外格板上采用浮面光洁度，外围的成行柱格板采用普通2B光洁度，所有里面的格板均为2D光沽度。这种交借变化的格局使车库具有一个生动的外观。

    对于一座建筑物的屋顶结构，其使用寿命和外观应同样重视。在机场的餐厅，为了使屋顶美观，排气风扇都用不锈钢板遮盖。在选择遮盖材料时，还特别强调了材料的不反光性。所选用的村料为304型不锈钢，粗抛光，低反射性，6级光洁度。对于光沽度的选择要特别注意到特别由于发出眩光，防碍飞行员在到达目的地着陆时的视线。

    办公大厅的内外建筑给构中都采用了不锈钢材料。其建筑措施采用不锈钢作幕墙。建筑入口处的柱列都包上不锈钢板，建筑物正面所有窗户的净化装置也都途盖上不锈钢。

    办公大厦休息厅上面的无花板是由带有浮雕的不锈钢板组成。利用阳模和阴模冲制不锈钢薄板上的浮凸部分．

    不锈钢不仅使用寿命长，而且是制作俘凸给构的好材料，这样可以加强建筑物的造型美，故往往是广场的主要标志。

    不锈钢作为主要材料用于室外艺末建筑的另一例子是矗立在河畔上有名的拱桥。

    不锈钢材料可以任意选择。它具有多种不同的强度－重量比以适应各类建筑结构要求。此外，不同等级的表面光洁度也为各种不同建筑设施提供选择范围，以满足实际需要。建筑师的大胆构思，将使不锈钢在建筑业上的应用日益广泛。

2.不锈钢在海洋装置上的应用

    各种不同类型的不锈钢正在日益广泛和成功地用于各种不同的海洋环境中。必需指出，在海水中不锈钢要长期免于腐蚀需要复杂的防腐工程技术和大量投资。奥氏体和马氏体不锈钢很久以来就用于航海动力装置上的过热器管道以及透平机叶片。在这些装置中要保持低氯化物含量是很不容易的，因为航海动力装置的应用技术与一般发电装置的基本原理并无差别。不锈钢也正在用于远洋商船上的大容量化学容器，其使用情况在某些方面与陆地化工厂的使用条件截然不同。

    大多数不锈钢牌号在海洋条件下应用都能得到满意的结果，但不同牌号则对应力腐蚀开裂表现敏感。以410型为代表的马氏体钢和430型为代表的铁素体钢，在海洋条件下，数月内便会生锈。这种均匀锈蚀可通过机械打磨加以去除。比较受欢迎的不锈钢是奥氏体不锈钢，因为它的抗锈蚀能力较强（但由于应力腐蚀开裂则例外）。随着时间迁移，奥氏体不锈钢也会发黑。如果由于美观或其它方面的原因，这种发黑也可以通过打磨去除。不锈钢在海水中很少会产生均匀锈烛，所以在实际使用中可不必担心。

    推进器 海洋上的拖轮和其它船只上的推进器可由铸造不锈钢CF－8（相当干304型不锈钢）制成。当船只不航行时，从推进器主轴通过轴承到船体，构成一个导电的金属回路。相当于成分为410型不锈钢的铸造推进器也经常披选用，并在其它方面得到广泛应用如用于破冰船等。

    近代不锈钢技术的发展，已开始采用复相奥氏体－铁素体不锈钢 20Cr－8Ni－3.5Mo来铸造远洋巨轮上大型推进器（重达3000kg）。

    经常在港口工作的船只，特别容易遇到海面上的原木或其它浮体而加速推进器的损坏。因此，采用奥氏体不锈钢制作推进器能通过矫直或焊接的办法而得到修复，这是选材上一个值得重视的问题。

    泵 早已观察到离心泵在海水工作的条件下，如采用不锈钢构件，则能显示出一定的可靠性。在保持流动的海水中，采用CF—8M铸造不锈钢叶轮（其成分相当于316型不锈钢）以及用316型不锈钢作主轴，可以不出任何问题。当水泵停止工作时，缝隙腐蚀和点腐蚀很可能就成为严重问题。但如果来用较为活泼而又易锈的铸铁制造一个壁厚相当大的泵箱时，则铸铁在停机时间能起到阴极保护作用。当泵工作时，铸铁箱的阴极保护作用下一定能使下锈钢极化，但流动的水维待了阴极保护作用。此外，长期工作的泵可能由于交替使用，既有时海水更换成淡水而起到防护作用。

    散装容器 不锈钢一直被用来作为货运中的散袋容器，用以装载液化天然气体（LNG），化学药品、饮料等。货运中盛LNG的容器习惯采用304L型不锈钢，其目的不是为了耐腐蚀而是考虑到在低温状态下的机械性能。

    对于海运化学制品的容器，采用不锈钢的目的主要是考虑到它的耐腐蚀性，这与陆地化学制品的储运是不同的。如果船只属于一般不定期货轮，则运载化学制品的容器也可以运输任何物品，从醋酸、糟浆到二甲苯。一般都用316L型不锈钢作阀门、货运泵、管遭、加热盘管以及容器本身。容器可以由整体不锈钢组成或用碳钢包复上一层0．06～0.08in （1.5—2.0mm）的不锈钢板制成。在使用之前，必须进行细致的检查板材是否有缺陷并进行*的清洁处理和钝化处理。

    实验表明装有化学制品的客器允许用海水进行冲洗，但随后必烦很快用淡水冲洗。对于在容器内的任何不锈钢加热装置，当氯化物未*冲刷掉以前，切莫启动以防产生应力腐蚀开裂。 化学制品容器设计时，不应考虑用来盛海水因为这样做会导－致产生缝隙腐蚀的危险。如果设计方案中规定非用来盛海水不可，那么就必须考虑采取阴极保护系统以控制缝隙腐蚀的发展。在这种情况下，不锈钢容器可能会产生难以去除的石灰质沉积物，这是一个值得重视的问题。

    热交换器 强迫水循环系统的冷却器和电站蒸汽冷凝器已广泛采用奥氏体不锈钢管道，后者的进水口因高度污染而不宜采用铜合金材料。比较受欢迎的好材料为316型不锈钢。在海岸和港湾地区，大量外来的团块和淤泥进入冷凝器管道，特别容易造成严重障碍，这种情况必须采取措施加以排除。一种合理的措施就是采用橡胶球循环通过管道中，由于橡胶球能产生挤压作用从而清理了管壁。当海水的流动速度大约为1m／S时，便可以防止海洋有机类杂物被吸入，从而保怔了冷凝器管道免于产生点腐蚀。不同于其它有色合金，采用不锈钢作冷凝器的管道则不受大流速的限制，但却与整个泵装置的经济效果有关。

O形密封圈 串联式电连接器和有关O形密封圈定位装置都广泛采用304型和316型不锈钢制造，特别是海洋和军事工程。采用上述材料都能得到满意的使用效果。O形密封器可通过船体，铝架或其它因素得到阴极保护作用。如果没有阴极保护作用，O形密封圈的细糟很快（有些在数周内）就会产生缝隙腐烛而导致严重失效。

1．不锈钢的物理性能

    不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示：

    ①．热膨胀系数

    因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀－温度曲线的斜率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个设定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。

    ②．密度

    物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。　

    ③．弹性模量

    当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为1b/in3或N/m3。

    ④．电阻率

    在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用Ω·m，μΩ·cm或（已废的）Ω/(circular mil.ft)来表示。

    ⑤．磁导率

    无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。

    ⑥．熔化温度范围

    确定合金开始凝固和凝固完了的温度。

    ⑦．比热

    单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGs制中二者比热的数值相同，因为热量的单位（Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的，因为能量的单位（J）是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b·0F)及J/（kg ·k）。

    ⑧．热导率

    物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为 Btu/(h·ft·0F)或w/(m ·K)。

    ⑨．热扩散率

    是确定物质内部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值，热扩散率单位以Btu/(h·ft·0F)或w/(m·k)表示。