不銹鋼
不銹鋼(Stainless Steel)是不銹耐酸鋼的簡(jiǎn)稱,耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或具有不銹性的鋼種稱為不銹鋼;而將耐化學(xué)
腐蝕介質(zhì)(酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕)腐蝕的鋼種稱為
耐酸鋼。
由于兩者在化學(xué)成分上的差異而使他們的
耐蝕性不同,普通不銹鋼一般不耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕,而耐酸鋼則一般均具有不銹性。“不銹鋼”一詞不僅僅是單純指一種不銹鋼,而是表示一百多種工業(yè)不銹鋼,所開(kāi)發(fā)的每種不銹鋼都在其特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的性能。成功的關(guān)鍵首先是要弄清用途,然后再確定正確的鋼種。和建筑構(gòu)造應(yīng)用領(lǐng)域有關(guān)的鋼種通常只有六種。它們都含有17~22%的鉻,較好的鋼種還含有鎳。添加鉬可進(jìn)一步改善大氣腐蝕性,特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。
不銹鋼指耐空氣、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。
特 點(diǎn)
良好耐腐蝕性能、較高的硬度。
材 料
普通鋼、鎳等
類 屬
金屬
主要類型
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(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶》。
不銹鋼鐵素體不銹鋼
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(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼,屬于這一類的有Crl7、Cr
17Mo
2Ti、Cr
25,Cr
25Mo
3Ti、Cr
28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高,耐腐蝕性能與抗
氧化性能均比較好,但機(jī)械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)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(diǎn),用于硝酸及食品工廠設(shè)備,也可制作在高溫下工作的零件,如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。
奧氏體不銹鋼title
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。奧氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的Wc<0.08%,鋼號(hào)中標(biāo)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(wú)磁或弱磁性,在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好,用來(lái)制作耐酸設(shè)備,如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)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(fēng)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(diǎn),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(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。
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(hào)有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過(guò)沉淀硬化(又稱時(shí)效硬化)處理使其硬(強(qiáng))化的不銹鋼。
馬氏體不銹鋼
強(qiáng)度高,但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學(xué)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(jī)葉片、水壓機(jī)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。
承壓設(shè)備用不銹鋼鋼板及鋼帶
壓力容器專用不銹鋼,其分類和代號(hào)、尺寸、外形及允許偏差、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志及產(chǎn)品質(zhì)量證明書(shū)等有明確要求。常用牌號(hào)有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2數(shù)字代號(hào)為:S30408、S31603等。主要用于食品機(jī)械、制藥機(jī)械等衛(wèi)生級(jí)設(shè)備。
[1] 主要特性
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(jī)等,有些國(guó)外商人對(duì)產(chǎn)品還做耐腐蝕性能試驗(yàn):用NACL水溶液加溫到沸騰,一段時(shí)間后倒掉溶液,洗凈烘干,稱重量損失,來(lái)確定受腐蝕程度(注意:產(chǎn)品拋光時(shí),因砂布或砂紙中含有Fe的成分,會(huì)導(dǎo)致測(cè)試時(shí)表面出現(xiàn)銹斑)
拋光性能
當(dāng)今社會(huì)
不銹鋼制品在生產(chǎn)時(shí)一般都經(jīng)過(guò)拋光這一工序,只有少數(shù)制品如熱水器、飲水機(jī)內(nèi)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(diǎn):
①原料表面缺陷。如劃傷、麻點(diǎn)、過(guò)酸洗等。
②原料材質(zhì)問(wèn)題。硬度太低,拋光時(shí)就不易拋亮(BQ性不好),而且硬度太低,在深拉伸時(shí)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(duì)就好。
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(jī)械性能。
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(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%才具有最明顯的效果,一些實(shí)驗(yàn)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)程中應(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,避免鉻的碳化物析出。
耐腐蝕性
當(dāng)鋼中鉻量原子數(shù)量不低于12.5%時(shí),可使鋼的電極電位發(fā)生突變,由負(fù)電位升到正的電極電位。阻止電化學(xué)腐蝕。
不銹鋼的
耐蝕性隨含碳量的增加而降低,因此,大多數(shù)不銹鋼的含碳量均較低,最大不超過(guò)1.2%,有些鋼的ωc(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。不銹鋼中的主要合金元素是Cr(鉻),只有當(dāng)Cr含量達(dá)到一定值時(shí),鋼材有耐蝕性。因此,不銹鋼一般Cr(鉻)含量至少為10.5%。不銹鋼中還含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。
各產(chǎn)品由于用途的不同,其加工工藝和原料的品質(zhì)要求也不同。一般來(lái)說(shuō)不銹鋼制品的不同,其要求原料厚度公差也各不相同,象二類餐具和保溫杯等,厚度公差一般要求較高,為-3~5%,而一類餐具厚度公差一般要求-5%,鋼管類要求-10%,賓館用冷柜用材厚度公差要求為-8%,經(jīng)銷商對(duì)厚度公差的要求一般在-4%~6%間。同時(shí)產(chǎn)品內(nèi)外銷的不同也會(huì)導(dǎo)致客戶對(duì)原料厚度公差要求的不同。一般出口產(chǎn)品客戶的厚度公差要求較高,而內(nèi)銷企業(yè)對(duì)厚度公差要求相對(duì)較低(大多出于成本方面考慮),部分客戶甚至要求-15%。
①DDQ(deep drawing quality)材:是指用于深拉(沖)用途的材料,也就是大家所說(shuō)的的軟料,這種材料的主要特點(diǎn)是延伸率較高(≧53%),硬度較低(≦170%),內(nèi)部晶粒等級(jí)在7.0~8.0之間,深沖性能極佳。許多生產(chǎn)保溫瓶、鍋類的企業(yè),其產(chǎn)品的加工比(BLANKING SIZE/制品直徑)一般都比較高,它們的加工比分別達(dá)3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304DDQ用材主要就是用于這些要求較高加工比的產(chǎn)品,當(dāng)然加工比超過(guò)2.0的產(chǎn)品一般都需經(jīng)過(guò)幾道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面達(dá)不到的話,在加工深拉制品時(shí)產(chǎn)品極易產(chǎn)生裂紋、拉穿的現(xiàn)象,影響成品合格率,當(dāng)然也就加大了廠家的成本;
②一般材:主要用于除了DDQ用途外的材料,這種材料的特點(diǎn)是延伸率相對(duì)較低(≧45%),而硬度相對(duì)較高(≦180HB),內(nèi)部晶粒度等級(jí)在8.0~9.0間,與DDQ用材比較,它的深沖性能相對(duì)稍差,它主要用于不需伸拉就能得到的制品,象一類餐具的勺、匙、叉、電器用具、鋼管用途等。但它與DDQ材相比有一個(gè)優(yōu)點(diǎn),就是BQ性相對(duì)較好,這主要是由于它的硬度稍高的緣故。
不銹鋼薄板是一種價(jià)格不高的材料,但是客戶對(duì)它的表面質(zhì)量要求非常高。不銹薄板在生產(chǎn)過(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)各種缺陷,如劃傷、麻點(diǎn)、沙孔、暗線、折痕、污染等,從而其表面質(zhì)量,象劃傷、折痕等這些缺陷是高級(jí)材不允許出現(xiàn)的,而麻點(diǎn)、沙孔這種缺陷在勺、匙、叉、制作時(shí)也是決不允許的,因?yàn)閽伖鈺r(shí)很難拋掉它。需要根據(jù)表面各種缺陷出現(xiàn)的程度和頻率,來(lái)確定其表質(zhì)量等級(jí),從而來(lái)確定產(chǎn)品等級(jí)。
大多數(shù)的使用要求是長(zhǎng)期保持建筑物的原有外貌。在確定要
選用的不銹鋼類型時(shí),主要考慮的是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。然而,其它應(yīng)用越來(lái)越多的只是尋求結(jié)構(gòu)的完整性或不透水性。例如,工業(yè)建筑的屋頂和側(cè)墻。在這些應(yīng)用中,物主的建造成本可能比審美更為重要,表面不很干凈也可以。在干燥的室內(nèi)環(huán)境中使用304不銹鋼效果相當(dāng)好。
但是,在鄉(xiāng)村和城市要想在戶外保持其外觀,就需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū),表面會(huì)非常臟,甚至產(chǎn)生銹蝕。但要獲得戶外環(huán)境中的審美效果,就需采用含鎳不銹鋼。所以,
304不銹鋼廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂及其它建筑用途,但在侵蝕性嚴(yán)重的工業(yè)或海洋大氣中,最好采用316不銹鋼。有幾種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中包括了304和316不銹鋼。
因?yàn)?quot;雙相"不銹鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強(qiáng)度及彈限強(qiáng)度融為一體,所以,歐洲準(zhǔn)則中也包括了這種鋼。產(chǎn)品形狀,實(shí)際上,不銹鋼是以全標(biāo)準(zhǔn)的金屬形狀和尺寸生產(chǎn)制造的,而且還有許多特殊形狀。最常用的產(chǎn)品是用薄板和帶鋼制成的,也用中厚板生產(chǎn)特殊產(chǎn)品,例如,生產(chǎn)熱軋結(jié)構(gòu)型鋼和擠壓結(jié)構(gòu)型鋼。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型
焊管或無(wú)縫鋼管及其它形式的產(chǎn)品,包括型材、棒材、
線材和鑄件。為了滿足建筑師們美學(xué)的要求,已開(kāi)發(fā)出了多種不同的商用表面加工。
3d打印領(lǐng)域
不銹鋼本身具有耐腐蝕性能好,在高溫下不銹鋼仍能保持其優(yōu)良的物理機(jī)械性能等特點(diǎn),在3d打印領(lǐng)域也被廣泛使用。
抗菌不銹鋼
經(jīng)權(quán)威單位檢測(cè),抗菌不銹鋼對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的殺滅率均在99%以上,對(duì)其它細(xì)菌如白念珠菌、枯黑菌等也有顯著的殺滅作用,顯示了優(yōu)良的廣譜抗菌性和抗菌持久性。國(guó)家藥品和生物制品檢驗(yàn)所的檢測(cè)表明,抗菌不銹鋼在毒性和人體安全性方面完全符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。在賦予不銹鋼抗菌特性的同時(shí),材料的力學(xué)、耐蝕、冷熱加工、焊接等性能與原有不銹鋼相當(dāng)。
抗菌不銹鋼的研制成功,為抗菌制品發(fā)展提供了廣闊空間??咕讳P鋼產(chǎn)品的發(fā)展?jié)摿薮螅袌?chǎng)前景極為廣闊。當(dāng)今社會(huì)已有國(guó)內(nèi)多家廠商對(duì)抗菌不銹鋼表示了濃厚興趣,課題組正積極尋求支持進(jìn)行中試,爭(zhēng)取早日使該項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化為商品。
沉淀硬化型不銹鋼
具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用。
按成分可分為Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)、耐熱鉻合金鋼(500系列)及析出硬化系(600系列)。
200系列:鉻-錳-鎳
201,202等:以錳代鎳,耐腐蝕性比較差,國(guó)內(nèi)廣泛用作300系列的廉價(jià)替代品
300系列:鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
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??鼓バ院推趶?qiáng)度優(yōu)于
304不銹鋼。
302:耐腐蝕性同304,由于含碳相對(duì)要高因而強(qiáng)度更好。
303:通過(guò)添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
304:通用型號(hào);即18/8不銹鋼。產(chǎn)品如:耐蝕容器、餐具、家俱、欄桿、醫(yī)療器材。標(biāo)準(zhǔn)成分是 18 % 鉻加 8 % 鎳。為無(wú)磁性、無(wú)法借由熱處理方法來(lái)改變其金相組織結(jié)構(gòu)的不銹鋼。GB牌號(hào)為0Cr18Ni9。
304 L:與 304 相同特性,但低碳故更耐蝕、易熱處理,但機(jī)械性較差 適用焊接及不易熱處理之產(chǎn)品。
304 N:與 304 相同特性,是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強(qiáng)度。
309:較之304有更好的耐溫性,耐溫高達(dá)980℃。
309 S:具多量鉻、鎳,故耐熱、抗氧化性佳,產(chǎn)品如:熱交換器、鍋爐零組件、噴射引擎。
310:高溫耐氧化性能優(yōu)秀,最高使用溫度1200℃。
316:繼304之后,第二個(gè)得到最廣泛應(yīng)用的鋼種,主要用于食品工業(yè)、鐘表飾品、制藥行業(yè)和外科手術(shù)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。
316 L:低碳故更耐蝕、易熱處理,產(chǎn)品如:化學(xué)加工設(shè)備、核能發(fā)電機(jī)、冷凍劑儲(chǔ)糟。
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。
347:添加安定化元素鈮,適于焊接 航空器具零件及化學(xué)設(shè)備。
400系列:鐵素體和馬氏體不銹鋼,無(wú)錳,一定程度上可替代304不銹鋼
408:耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。
409:最廉價(jià)的型號(hào)(英美),通常用作
汽車(chē)排氣管,屬鐵素體不銹鋼(鉻鋼)。
410:馬氏體(高強(qiáng)度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。
416:添加了硫改善了材料的加工性能。
420:“刃具級(jí)”
馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術(shù)刀具,可以做的非常光亮。
430:鐵素體不銹鋼,裝飾用,例如用于汽車(chē)飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差。
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。最常見(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。
不銹鋼網(wǎng)
材質(zhì):SUS201、202、302、304、316、304L、316L、321不銹鋼絲等。
編織:平紋、斜紋、密紋編織而成。
目數(shù):不銹鋼絲網(wǎng)的規(guī)格1目--635目。席形編織可達(dá)到2800目。
用途:不銹鋼網(wǎng)等金屬絲編織網(wǎng)主要用于酸、堿環(huán)境條件下篩分和過(guò)濾,石油工業(yè)作泥漿網(wǎng)、化工化纖工業(yè)作篩濾網(wǎng)、電鍍工業(yè)作酸洗網(wǎng),氣體、液體過(guò)濾和其它介質(zhì)分離用。