不銹鋼(Stainless Steel)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。 一、不銹鋼簡介 所有金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng),在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化,使銹蝕不斷擴(kuò)大,形成孔洞??梢岳糜推峄蚰脱趸慕饘伲ɡ纾\,鎳和鉻)進(jìn)行電鍍來保證碳鋼表面,但是,正如人們所知道的那樣,這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞,下面的鋼便開始銹蝕 鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素,當(dāng)鋼中含鉻量達(dá)到12%左右時,鉻與腐蝕介質(zhì)中的氧作用,在鋼表面形成一層很薄的氧化膜( 自鈍化膜),可阻止鋼的基體進(jìn)一步腐蝕。除鉻外,常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等,以滿足各種用途對不銹鋼組織和性能的要求。
不銹鋼通常按基體組織分為:
1、
鐵素體不銹鋼。含鉻12%~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。
2、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(zhì)腐蝕。
3、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。
4、馬氏體不銹鋼。強(qiáng)度高,但塑性和可焊性較差。
二、不銹鋼歷史 從1820年至1900年間,有關(guān)不銹鋼進(jìn)展的記載非常少。
1932年熱軋帶鋼成功。 1934年不銹鋼薄板研制成功。不銹鋼是一種以鐵為主成分的合成鋼,具有優(yōu)良的耐蝕性及不容易生銹的特性。 于1820年代初,英國科學(xué)家法拉第所發(fā)明創(chuàng)造。這是一種在鐵中加入數(shù)百分比的鉻元素,以提升鐵的耐蝕性,及不易生銹的合成鋼。然而,「不銹鋼」的實用化,是在其后數(shù)十年,再經(jīng)眾多科學(xué)家的種種研究,改良后,才形成現(xiàn)今的不銹鋼。
三、不銹鋼作用 不銹鋼不會產(chǎn)生腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用
金屬材料中強(qiáng)度比較高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性,所以它能使結(jié)構(gòu)部件長久地保持工程設(shè)計的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的需要。 四、不銹鋼牌號分組 沉淀硬化型不銹鋼。具有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(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。
200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼 300 系列—鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
301—延展性好,用于成型產(chǎn)品。也可通過機(jī) 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,由于含碳相對要高因而強(qiáng)度更好。 303—通過添加少量的硫、磷使其較 削加工。 304— 即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。 309—較之304有更好的耐溫性。
316—繼304之後,第二個取得廣泛應(yīng)用的鋼種,主要用于食品工業(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”來使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應(yīng)用級別。[1]
型號 321—除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風(fēng)險之外其他性能類似304。 400 系列—鐵素體和馬氏體不銹鋼 409—廉價的型號(英美),通常用作汽車排氣管,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”馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種比較早的不銹鋼。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)過適當(dāng)?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強(qiáng)度,硬度可以達(dá)到58HRC,屬于非常硬的不銹鋼之列。常見的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號有 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。
所有金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng),在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化,使銹蝕不斷擴(kuò)大,然后形成孔洞??梢岳糜推峄蚰脱趸慕饘伲ɡ?,鋅,鎳和鉻)進(jìn)行電鍍來保證碳鋼表面,但是,正如人們所知道的那樣,這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞,下面的鋼便開始銹蝕。
不銹鋼的耐腐蝕性取決于鉻,但是因為鉻是鋼的組成部分之一,所以保護(hù)方法不盡相同。
在鉻的添加量達(dá)到10.5%時,鋼的耐大氣腐蝕性能顯著增加,但鉻含量更高時,盡管仍可提高耐腐蝕性,但不明顯。原因是用鉻對鋼進(jìn)行合金化處理時,把表面氧化物的類型改變成了類似于純鉻金屬上形成的表面氧化物。這種緊密粘附的富鉻氧化物保護(hù)表面,防止進(jìn)一步地氧化。這種氧化層極薄,透過它可以看到鋼表面的自然光澤,使不銹鋼具有獨特的表面。而且,如果損壞了表層,所暴露出的鋼表面會和大氣反應(yīng)進(jìn)行自我修理,重新形成這種氧化物"鈍化膜",繼續(xù)起保護(hù)作用。
因此,所有的不銹鋼元素都具有一種共同的特性,即鉻含量均在10.5%以上。