不锈钢的牌号、特性和用途

stainless steel

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。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素,当钢中含铬量达到12%左右时,铬与腐蚀介质中的氧作用,在钢表面形成一层很薄的氧化膜(自钝化膜,可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外,常用的合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢通常按基体组织分为:①铁素体不锈钢。含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。②奥氏体不锈钢。含铬大于18%,还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。③奥氏体- 铁素体双相不锈钢。兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。④马氏体不锈钢。强度高,但塑性和可焊性较差。

不锈钢是具有60年发展历程的现代材料

自本世纪初发明不锈钢以来,不锈钢就把现代材料的形象和建筑应用中的卓越声誉集于一身,使其竞争对手羡慕不已。

只要钢种选择的正确,加工适当,保养合适,不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度最高的材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于

一身,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计人员的需要。

在建筑、大楼和结构的行业中,不锈钢成功的关键是其具有良好的耐腐蚀性能。

不锈钢牌号分组

200 系列—铬-镍-锰奥氏体不锈钢

300 系列—铬-镍奥氏体不锈钢

型号301—延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

型号302—耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。

型号303—通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

型号304—通用型号;即18/8不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。

型号309—较之304有更好的耐温性。

型号316—继304之後,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不

锈钢通常也符合这个应用级别。[1]

型号321—除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外其他性能类似304。

400 系列—铁素体和马氏体不锈钢

型号408—耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。

型号409—最廉价的型号(英美,通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢。

型号410—马氏体(高强度铬钢,耐磨性好,抗腐蚀性较差。

型号416—添加了硫改善了材料的加工性能。

型号420—“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具,可以做的非常

光亮。

型号430—铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。

型号440—高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度,硬度

可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型。

500 系列—耐热铬合金钢。

600 系列—马氏体沉淀硬化不锈钢。

型号630—最常用的沉淀硬化不锈钢型号,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。

不锈钢为什么耐腐蚀?

所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化,使锈蚀不断扩大,最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属(例如,锌,镍和铬进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。

不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。

在铬的添加量达到10.5%时,钢的耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。这种氧化层极薄,透过它可以看到钢表面的自然光泽,使不锈钢具有独特的表面。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种\"钝

化膜\继续起保护作用。

因此,所有的不锈钢都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。

不锈钢的类型

\"不锈钢\"一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用途,然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的\"不锈钢指南\"软盘。

幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们都含有17~22%的铬,较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性,特别是耐含氯化物大气的腐蚀。

耐大气腐蚀

经验表明,大气的腐蚀程度因地域而异。为便于说明,建议把地域分成四类,即:乡村,城市,工业区和沿海地区。

乡村是基本上无污染的区域。该区人口密度低,只有无污染的工业。

城市为典型的居住、商业和轻工业区,该区内有轻度污染,例如交通污染。

工业区为重工业造成大气污染的区域。污染可能是由于燃油所形成的气体,例如硫和

氮的氧化物,或者是化工厂或加工厂释放的其它气体。空气中悬游的颗粒,像钢铁生产过程中产生的灰尘或氧化铁的沉积也会使腐蚀增加。

沿海地区通常指的是距海边一英里以内的区域。但是,海洋大气可以向内陆纵深蔓延,在海岛上更是如此,盛行风来自海洋,而且气候恶劣。例如,英国气候条件就是如此,所以整个国家都属于沿海区域。如果风中夹杂着海洋雾气,特别是由于蒸发造成盐沉积集聚,再加上雨水少,不经常被雨水冲刷,沿海区域的条件就更加不利。如果还有工业污染的话,腐蚀性就更大。

美国、英国、法国、意大利、瑞典和澳大利亚所进行的研究工作已经确定了这些区域对各种不锈钢耐大气腐蚀的影响。有关内容在NiIDI出版的《建筑师便览》中作了简单介绍,该书中的表可以帮助设计人员为各种区域选择成本效益最好的不锈钢。

在进行选择时,重要的是确定是否还有当地的因素影响使用现场环境。例如,不锈钢用在工厂烟囱的下方,用在空调排气挡板附近或废钢场附近,会存在非一般的条件。

维修及清理

和其它曝露于大气中的材料一样,不锈钢也会脏。今后的讲座将分析影响维修及清理成本的设计因素。但是,在雨水冲刷,人工冲洗和已脏表面之间还存在着一种相互关系。

通过把相同的板条直接放在大气中和放在有棚的地方确定了雨水冲刷的效果。人工冲洗的效果是通过人工用海绵沾上肥皂水每隔六个月擦洗每块板条的右边来确定的。结果发现,与放在有棚的地方和不被冲洗的地方的板条相比,通过雨水冲刷和人工擦洗去除表面的

灰尘和淤积对表面情况有良好的作用。而且还发现,表面加工的状况也有影响,表面平滑的板条比表面粗糙的板条效果要好。

因此洗刷的间隔时间受多种因素影响,主要的影响因素是所要求的审美标准。虽然许多不锈钢幕墙仅仅是在擦玻璃时才进行冲洗,但是,一般来讲,用于外部的不锈钢每年洗刷两次。

典型用途

大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时,主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。

然而,其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如,工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中,物主的建造成本可能比审美更为重要,表面不很干净也可以。

在干燥的室内环境中使用430不锈钢效果相当好。但是,在乡村和城市要想在户外保持其外观,就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢。所以,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途,但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,最好采用316不锈钢。

现在,人们已充分认识到了在结构应用中使用不锈钢的优越性。有几种设计准则中包括了304和316不锈

钢。因为\"双相\"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体,所以,欧洲准则中也包括了这种钢。

产品形状

实际上,不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的,而且还有许多特殊形状。最常用的产品是用薄板和带钢制成的,也用中厚板生产特殊产品,例如,生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品,包括型材、棒材、线材和铸件。

表面状态

正如后面将谈到的,为了满足建筑师们美学的要求,已开发出了多种不同的商用表面加工。例如,表面可以是高反射的或者无光泽的;可以是光面的、抛光的或压花的;可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案,以满足设计人员对外观的各种要求。

保持表面状态是容易的。只需偶尔进行冲洗就能去除灰尘。由于耐腐蚀性良好,也可以容易地去除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。

设计

六十多年以来,建筑师们一直选用不锈钢来建造成本效益好的永久性建筑物。现有的许多建筑物充分说明了这种选择的正确性。有些是非常具有观赏性的,如纽约市的Chrysler大厦。但在许多其它应用中,不锈钢所起的作用不是那么引人注目,可是在建筑物

的美学和性能方面却起着重要作用。例如,由于不锈钢比其它相同厚度的金属材料更具有耐磨性和耐压痕性,所以在人口流动量大的地方修建人行道时,它是设计人员的首选材料。

不锈钢用作建造新的建筑物和用来修复历史名胜古迹的结构材料已有70多年了。早期的设计是按照基本原则进行计算的。今天,设计规范,例如,美国土木工程师学会的标准ANSI/ASCE-8-90\"冷成型不锈钢结构件设计规范\"和NiDI与Euro Inox联合出版的\"结构不锈钢设计手册\"已简化了使用寿命长,完整性好的建筑用结构件的设计。

未来展望

由于不锈钢已具备建筑材料所要求的许多理想性能,它在金属中可以说是独一无二的,而其发展仍在继续。为使不锈钢在传统的应用中性能更好,一直在改进现有的类型,而且,为了满足高级建筑应用的严格要求,正在开发新的不锈钢。由于生产效率不断提高,质量不断改进,不锈钢已成为建筑师们选择的最具有成本效益的材料之一。

不锈钢集性能、外观和使用特性于一身,所以不锈钢仍将是世界上最佳的建筑材料之一。

不锈钢的标识方法

钢的编号和表示方法

①用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份,用阿拉伯字母来表示成份含量:

如:中国、俄国12CrNi3A

②用固定位数数字来表示钢类系列或数字;如:美国、日本、300系、400系、200系;

③用拉丁字母和顺序组成序号,只表示用途。

我国的编号规则

①采用元素符号

②用途、汉语拼音,平炉钢:P、沸腾钢:F、镇静钢:B、甲类钢:A、T8:特8、

GCr15:滚珠

◆合结钢、弹簧钢,如:20CrMnTi 60SiMn、(用万分之几表示C含量

◆不锈钢、合金工具钢(用千分之几表示C含量,如:1Cr18Ni9 千分之一(即

0.1%C,不锈C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo

国际不锈钢标示方法

美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中:

①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示,

②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。例如,某些较普通的奥氏体不锈钢

是以201、304、316以及310为标记,

③铁素体不锈钢是以430和446为标记,马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标

记,双相(奥氏体-铁素体,

④不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。

4.标准的分类和分级

4-1分级:

①国家标准GB

②行业标准YB

③地方标准

④企业标准Q/CB

4-2 分类:

①产品标准

②包装标准

③方法标准

④基础标准

4-3 标准水平(分三级:

Y级:国际先进水平

I级:国际一般水平

H级:国内先进水平

4-4国标

GB1220-84 不锈棒材(I级

GB4241-84 不锈焊接盘园(H级

GB4356-84 不锈焊接盘园(I级

GB1270-80 不锈管材(I级

GB12771-91 不锈焊管(Y级

GB3280-84 不锈冷板(I级

GB4237-84 不锈热板(I级

GB4239-91 不锈冷带(I级

不锈钢

不锈耐酸钢简称不锈钢,它是由不锈钢和耐酸钢两大部分组成的,简言之,能抵抗大气腐蚀的钢叫不锈钢,而能抵抗化学介质腐蚀的钢叫耐酸钢。一般说来,含硌量Wcr大于12%的钢就具有了不锈钢的特点不锈钢按热处理后的显微组织又可分为五大类:即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体不锈钢及沉淀碳化不锈钢文字

不锈钢设备制作过程中会出现表现损伤,缺陷以及一些影响表面的物质,如:粉尘、浮铁粉或嵌入的铁,热回火色和其它氧化层、锈斑、研磨毛刺、焊接引弧斑痕、焊接飞溅、焊剂、焊接缺陷、油和油脂、残余粘合剂和油漆、粉笔和标记笔印等。绝大多数都是因为忽

略了它们的有害影响而不重视或做得不好。但是,它们对氧化保护膜有着潜在的危害。保护膜一旦被损坏,被减薄或用其它方法使之改变,下面的不锈钢就会开始腐蚀。腐蚀一般不是遍及整个表面,而是在缺陷处或其周围。这种局总腐蚀通常会为点蚀或缝隙腐蚀,这两种腐蚀会向深度和广度发展,而大部分表面不受侵蚀。下面谈一下造成这些问题的各种原因。

不锈钢表面损伤和夹带外来物的清洗

1、粉尘

制作经常是在有粉尘的场地进行,空气中常带有许多粉尘,它们不断地落在设备表面。它们可以用水或碱性溶液去除掉。不过,有附着力的尘垢需要高压水或蒸气进行清理。

2、浮铁粉或嵌入的铁

在任何表面上,游离铁都会生锈并使不锈钢产生腐蚀。因此,必须清除。浮粉一般可随粉尘一起清除掉。有些粘着力很强,必须按嵌入的铁处理。除粉尘外,表面铁的来源很多,其中包括用普通碳钢钢丝刷清理和用以前在普碳钢,低合金钢或铸铁件上使用过的砂子、玻璃珠或其它磨料进行喷丸处理,或在不锈钢部件及设备附近对前面提到的非不锈钢制品进行修磨。在下料或吊过过程中如果不对不锈钢采取保护措施,钢丝绳、吊具和工作台面上的铁很容易嵌入或玷污表面。

订货要求和制作后检查可以防止并发现游离铁的存在,ASTM标准A380[3]规定了检查不锈钢表面铁或钢微粒的铁锈试验法。当要求绝对不能有铁存在的时候,应该使用这种

检验方法。如果结果令人满意,应用干净的纯水或硝酸对表面进行洗涤,直到深蓝色完全消失。

正如标准A380[3]指出的如果铁锈试验溶液不能全部清除干净,不推荐在设备的工艺表面,即用来生产人类消费品的直接接触表面采用这种试验方法。比较简单的试验方法是在水中暴露12~24小时,检查是否有锈斑。这种试验灵敏性差,而且耗时。这些都是检测试验,不是清理方法。如果发现有铁存在,必须用后面介绍的化学和电化学的方法进行清理。

3、划痕

为了防止工艺润滑剂或生成物和/或污物积留,必须对划痕和其它粗糙表面进行机械清理。

4、热回火色和其它氧化层

如果在焊接或修磨过程中不锈钢在空气中被加热到一定的高温,焊缝两侧、焊缝的下表面和底部都会出现铬氧化物热回火色。热回火色比氧化保护膜薄,而且明显可见。颜色决定于厚度,可呈见彩虹色、蓝色、紫色到淡黄色和棕色。较厚的氧化物一般为黑色。它是由于在高温或长时间在较高度下停留所致。当

出现任何一种这类氧化层时,金属表面的铬含量都会降低,造成这些区域的耐腐蚀性降低。在这种情况下,不仅要消除热回火色和其它氧化层,还应对它们下面的贫铬金属层进行清理。

5、锈斑

制作前或制作过程中有时会看到不锈钢产品或设备上生锈,这说明表面受到严重污染。设备投入使用前必须把锈清除掉,彻底清理过的表面应通过铁试验和/或水试验进行检验。

6、粗糙的研磨和机加工

研磨和机加工都会造成表面粗糙,留有凹槽,重叠和毛刺等缺陷。每种缺陷也可能使金属表面损伤到一定深度,以至于受损伤的金属表面无法通过酸洗,电抛光或喷丸等方法清理掉。粗糙表面能够成为发生腐蚀和沉积生成物的发源地,重焊前清理焊缝缺陷或清除多余的焊缝加强高都不能用粗磨进行研磨。对后一种情况,应再用细磨料研磨。

7、焊接引弧斑痕

焊工在金属表面引弧时,会造成表面粗糙缺陷。保护膜受损,留下潜在的腐蚀源。焊工应在已经焊好的焊道上或在焊缝接头的侧边引弧。然后将引弧痕迹熔入焊缝中。

8、焊接飞溅

焊接飞溅与焊接工艺有很大关系。例如:GTAM(气体保护钨极电弧焊或TIG(惰性气体保护钨极焊没有飞溅。但是,采用GMAW(气体保护金属电弧焊和FCAW(带焊剂芯的电弧焊两种焊接工艺时如果焊接参数使用不当会造成大量飞溅。出现这种情况时,必须调整参数。如果要解决焊接飞溅的问题,焊接前应在接头的每一边涂上防溅剂,这样可以消除飞溅

物的附着力。焊完后可以很容易地将这种防溅剂及各种飞溅物清理掉,可不损伤表面或带来轻微损伤。

9、焊剂

利用焊剂进行焊接的工艺有手工焊,带焊剂芯电弧焊和埋弧焊,这些焊接工艺都会在表面留下细小的焊剂颗粒,普通的清理方法无法将它们清除掉。这此颗粒将是缝隙腐蚀的腐蚀源,必须采用机械清理方法去除这些残留焊剂。

10、焊接缺陷

焊接缺陷如:咬边、未焊透、密集气孔和裂纹不仅降低接头的牢固性,而且还会成为缝隙腐蚀的腐蚀源。改善这种结果进行清理操作时,它们还会夹带固体颗粒。这些缺陷可通过重新焊接或修磨后重焊进行修补。

11、油和油脂

有机物质如:油,油脂甚至指印都会成为局部腐蚀的腐蚀源。由于这些物质能起屏障作用,它们会影响化学和电化学清理效果,因而必须彻底清理掉。ASTM A380有一种简单的断水(WATERBREAK试验检

测有机污染物。试验时,从垂直表面的顶部浇下水,在向下流的过程中水会沿着有机物质的周围分开。熔剂和/或酸性化学清洗剂可清除油迹和油脂。

12、残余粘合剂

撕掉胶带和保护纸时,粘合剂总有一部分残留在不锈钢表面。如果粘全剂还没硬,可以用有机熔剂去除。但是,当曝露在光和/或空气中时,粘全剂变硬,形成缝隙腐蚀的腐蚀源。然后需要用细磨料进行机械清理。

13、油漆、粉笔和标记笔印

这些污染物的影响与油和油脂的影响相似。建议用干净的刷子和干净的水或碱性清洗剂进行洗涤,也可以使用高压水或蒸汽冲洗。

在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%~30%,具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍,有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素,这类钢具导热系数大,膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点,多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点,因而限制了它的应用。炉外精炼技术(AOD或VOD的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低,因此使这类钢获得广泛应用。

奥氏体--铁素体双相不锈钢

是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系

数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。

马氏体不锈钢

通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢。典型牌号为Cr13型,如2Cr13 ,3Cr13 ,4Cr13等。粹火后硬度较高,不同回火温度具有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械。根据化学成分的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。

不锈钢和碳钢的物理性能数据对比,碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢,而略低于奥氏体型不锈钢;电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增;线膨胀系数大小的排序也类似,奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小;碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性,奥氏体型不锈钢无磁性,但其冷加工硬化生成成氏体相变时将会产生磁性,可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。

奥氏体型不锈钢与碳钢相比,具有下列特点:

1高的电阴率,约为碳钢的5倍。

2大的线膨胀系数,比碳钢大40%,并随着温度的升高,线膨胀系数的数值也相应地提高。

3低的热导率,约为碳钢的1/3。

不锈钢的力学性

不论不锈钢板还是耐热钢板,奥氏体型的钢板的综合性能最好,既有足够的强度,又有极好的塑性同时硬度也不高,这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相似,其抗拉

强度、屈服强度和硬度,随着温度的降低而提高;塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度15~80 °C范围内增长是较为均匀的。更重要的是:随着温度的降低,其冲击韧度减少缓慢,并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。

不锈钢的耐热性能

耐热性能是指高温下,既有抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性,同时在高温时双有足够的强度即热强性。

碳的影响:碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体区的元素.碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍,碳是一种间隙元素,通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度.碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液中的耐应力腐蚀的性能.

但是,在奥氏体不锈钢中,碳常常被视为有害元素,这主要是由于在不锈钢和耐蚀用途中的一些条件下(比如焊接或经450~850℃加热,碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化

合物从而导致局部铬的贫化,使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降.因此,60年代以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的,可以知道随着碳含量降低,钢的晶间腐蚀敏感性降低,当碳含量低于0.02%才具有最明显的效果,一些实验珠光还指出,碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向.由于碳的有害作用,不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求控制尽量低的碳含量,而且在随后的热,冷加工和热处理等过程中也在防止不锈钢表面增碳,且免铬的碳化物析出.

铬的影响:铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素,奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下,铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果.○1铬对组织的影响:在奥氏体不锈钢中,铬是强烈形成并稳定铁体的元素,缩小奥氏体区,随着钢中含量增加,奥氏体不锈钢中可出现铁素体(δ组织,研究表明,在铬镍奥氏体不锈钢中,当碳含量为0.1%,铬含量为18%时,为获得稳定的单一奥氏体组织,所需镍含量最低,约为8%,就这一点而言,常用的18Cr—8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬,镍量配比最为适宜的一种.

有奥氏体不锈钢中,随着铬含量的增加,一些金属间相(比如δ相的形成倾向增大,当钢中含有钼时,铬含含量会增加还会χ相等的形成,如前所述,σ, χ相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性,而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性,奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度(Ms下降,从而提高奥氏体基体的稳定性.因此高铬(比如超过20%奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织..

铬是强碳化物形成元素,在奥氏体不锈钢中也不例外,奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6;当钢中含有钼或铬时,还可见到期Cr6C等碳化物,它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响.○2铬对性能的影响:一般来主,只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体

组织而没有δ铁素体等的形成,仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响,铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性,主要表现为:铬提高钢的耐氧化性介质和酸性氯化物介质的性能;在镍以及钼和铜复合作用下,铬提高钢耐一些还原性介质,有机酸,尿素和碱介质的性能;铬还提高钢耐局部腐蚀,比如晶间腐蚀.点腐蚀,缝隙腐蚀以及某此条件下应力体育馆的性能..对奥氏体不锈钢晶间体育馆敏感性影响最大的因素是钢中碳含量,其他元素对晶间体育馆的作用主要视其对碳化物的溶解和沉淀行为的影响而定,在奥氏体不锈钢中,铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度,因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益,铬非常有效地改善奥氏体不锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能,当钢中同时有钼或钼及氮存在时,铬的这种有效性大加强,虽然根据研究钼的耐点体育馆及缝隙腐蚀的能力为铬的话倍左右,氮为铬的30倍,但是大量研究,奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低,钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著.

铬对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用,随实验介质条件及实际使用环境而异,在MgCl2沸腾溶液中,铬的作用一般是有害的,但是在含Cl-和氧的水介质,高温高压水以及点腐蚀为起源的应力腐蚀条件下,提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利,同时,铬还可防止奥氏体不锈钢及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向,对开苛性(NqOH应力腐蚀,铬的作用也是有益的

铬除对负数氏体不锈钢耐蚀性有重要影响外,还能显著提高该类钢的抗氧化,抗硫化和抗融盐腐蚀等性能. 镍是奥氏体不锈钢中的主要合金元素,其主要作用是一百万并稳定奥氏体,使钢获得完全奥氏体组织,从而使钢具有良好的强度和塑性,韧性的配合,并具有优良的冷,热加工性和冷形成性以及焊接,低温与无磁等性能,

同时提高奥氏体不锈钢的热力学稳定性,使之不仅比相同铬,钼含量的铁素体,马氏体等类不锈钢肯有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能,而且于表面膜稳定性的提高,从而使钢还具有更加优异的耐一些还原性介质的性能.

1镍对组织的影响

镍是强烈一百万并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素,为了获得单一的奥氏体组织,当钢中含有0.1%碳和18%铬时所需的最低镍含量约为8%,这便是最著名18-8铬镍奥氏体不锈钢的基本分,奥氏体不锈钢中,随着镍含量的增加,残余的铁素体可完全消除,并显著降低σ相形成的倾向;同时马氏体转烃温度降低,甚至可不出现λ→M相变,但是镍含量的增加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度,从而使碳化物析出倾向增强.

2镍对性能的影响

镍对奥氏体不锈钢特别是对铬镍负数氏体不锈钢力学性能的影响主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定,在钢中可能发生马氏体转变的镍含量范围内,随着镍含量的增加,钢的强度降低页塑性提高,具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性(包括极低温韧性非常优良,因而可作为低温钢使用,这是众所周知的,对于具有稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢,镍的加入可进一步改善其韧性.镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向,这主要是由于奥氏体稳定性增大,减少以至消除了冷加工过程中的马氏体转变,同时对奥氏体本身的冷加工硬化作用不太明显,不锈钢冷加工硬化倾向的影响,镍降低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率,与降低钢的室温及低温强度,提高塑性的作用,决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷加工成形性能,提高镍含量还可减少以至消除18-8和17-14-2型铬镍9钳奥氏体

不锈钢中的δ铁素体,从而提高其热加工性能,但是,δ铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊接热裂纹丝倾向,此外,镍还可显著提高铬锰氮(铬锰镍氮奥氏体不锈钢的热加工性能,从而显著提高钢的成材率

在奥氏体不锈钢中,镍的加入以及随着镍含量的提高,导致钢的热力学稳定性增加,因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能,且随着镍含量增加,耐还原性介质的性能进一步得到改善.值得指出,镍还是提高奥氏体不锈耐许多介质穿晶型应力腐蚀的唯一重要元素.

在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响,需要指出,在高温高压水中的一些条件下,镍含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐蚀敏感性增加,但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑制.随磁卡奥氏体不锈钢中镍含量的提高,其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低,即钢的晶间腐蚀敏感性增加,至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能,镍的作用并不显著,此外,镍还提高奥氏体不锈钢的高温抗氧化性能,这主要与镍改善了铬的氧化膜的成分,结构和性能降低,并且镍含量越高越有害,这主要是由于钢中晶界处一百万低熔点硫化镍所致.

一般来说,简单的铬镍(及铬锰氮奥氏体不锈钢仅用于要求不锈性和耐氧化性介质(比如硝酸等的使用条件下,钼作为奥氏体不锈钢中的重要合金元素加入到钢中使其使用范围进一步扩大,钼的作用主要是提高钢在还原性介质(比H2SO4,H3PO4,以及一些有机酸和尿素环境的耐蚀性,并提高钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀等性能.

1钼对组织的影响

钼和铬都是形成和稳定铁素体并扩大铁素体相区的元素,钼形成铁素体的能力与铬相当.钼还促进奥氏体不锈钢中金属间相,比如σ相,,κ相,和Laves相等的沉淀,对钢的耐蚀性和力学性能都会产生不利影响,告别是导致塑性,韧性下降,为使奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织,随着钢中钼含量的增加,奥氏体形成元素(镍,氮及锰等的含量也要相应提高,以保持钢中铁素体与奥氏体形成元素之间的平衡.

2钼对性能的影响

钼对奥氏体不锈钢的氧化作用不显著,因此当铬镍奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织且无金属间析出时,钼的加入对其室温力学性能影响不大,但是,随着钼含量的增加,钢的高温强度提高,比如持久,蠕变等性能均获较大改善,因此含钼不锈钢也常在高温下应用,然而,钼的加入使钢的高温变形抗力增大,加之钢中常常存在少量δ铁素体因而含钼不锈钢的热衷加工性比不含钼钢为差,而且钼含量越高,热加工性能越坏,另外,含钼奥氏体不锈钢中容易一百万κ(σ相沉淀,这将显著恶化钢的塑性和韧性,因此在含钼奥氏体不锈钢的生产,设备制造和应用过程中,要注意防止钢中金属间相的形成.

钼在奥氏体不锈钢中的主要作用是提高钢的耐还原性介质的腐蚀性能和耐点腐蚀,耐缝隙腐蚀等的性能.分 别为钼对铬镍奥氏体不锈钢在硝酸,硫酸,醋酸,磷酸和尿素等介质中耐蚀性的影响,可以看出,除在氧化性介 质 HNO3 中处,钼的作用都是有益的,因此含钼的奥氏体不锈钢一般不用天耐硝酸的腐蚀,除非硝酸中含 F-,Cl-等离子, 虽然钼作用为合金元素对奥氏体不锈钢耐还原性介质,面点腐蚀及缝隙腐蚀的原因尚不完全清楚,但大量实 验已指出,钼的耐蚀作用仅相当钢中含有较高量的铬时才有效,钼主要是强化钢中铬的耐蚀作用,与此同时,钼 形成酸盐后的缓蚀作用也已为实验所证实. 在耐高浓氯化物溶液的应力腐蚀方面,

虽然钼作为合金元素对奥氏体不锈钢耐还原性介质,耐点腐蚀及缝隙 腐蚀的原因尚不完全清楚,但大量实验已指出,钼的作用仅当钢中含有较高量的铬时才有效,钼主要是强化钢 中铬的耐蚀作用,与此同时,钼形成钼酸盐后的缓冲作用也已为实验所证实. 在耐高浓氯化物沉沦的应力腐蚀方面,虽然一此实验指同.3#以下的钼对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能有 害,,但是由于常见铬镍奥氏体不锈钢多在含有微量氯化物及饱和氧的水介质中使用,其应力腐蚀又以点腐蚀 为起源,因此含钼的铬镍钼奥氏体不锈钢由于耐点腐蚀性能较高,所以在实际应用中常常比不含钼钢具有更 好的耐氯化物应力腐蚀性能. 不锈钢的特性和用途 序列 类别 牌号 特性和用途 1 奥氏体形 1Cr17Mn6Ni5N 节镍钢种，代替牌号 1Cr17Ni7，冷加工后具有磁性。铁道车辆用。 2 1Cr18Mn8Ni5N 节镍钢种，代替牌号 1Cr18Ni9 3 1Cr17Ni7 经冷加工有高的强度。铁道车辆，传送带，螺栓螺母 4 1Cr18Ni9 经冷加工有高的强度，但伸长率比 1Cr17Ni7 稍差。建筑用装饰部件。 5 Y1Cr18Ni9 提高切削、耐烧蚀性。最适用于自动车床。螺栓螺母 6 Y1Cr18Ni9Se 提高切削、耐烧蚀性。最适用于自动车床。铆钉、螺钉 7 0Cr19Ni9 作为不锈耐热钢使用最广泛，食品用设备，一般化工设备，原子能工业用 8 00Cr19Ni11 比 0Cr19Ni9 碳含量更低的钢，耐晶间腐蚀性优越，为焊接后不进行热处理部件类 9 0Cr19Ni9N 在牌号 0Cr19Ni9 上加 N，强度提高，塑性不降低。使材料的厚度减少。作为结构用强度部 件 10 0Cr19Ni10NbN 在牌号 0Cr19Ni9 上加 N 和 Nb，具有与 0Cr19Ni9N 相同的特性和用途 11 00Cr18Ni10N 在牌号 00Cr19Ni11 上加 N，具有以上牌号同样特性，用途与 0Cr19Ni9N 相同，但耐晶 间腐蚀性更好 12 1Cr18Ni12 与 0Cr19Ni9 相比，加工硬化性。旋压加工，特殊拉拨，冷镦用 13 0Cr23Ni13 耐腐蚀性，耐热性均比 0Cr19Ni9 好 14 0Cr25Ni20 搞氧化性比 0Cr23Ni13 好。实际上多作为耐热钢使用 15 0Cr17Ni12Mo2 在海水和其他各种介质中，耐腐蚀性比 0Cr19Ni9 好。主要作耐点蚀材料 16 0Cr18Ni12Mo2Ti 用于抗硫酸、磷酸、蚁酸、醋酸的设备，有良好耐晶间腐蚀性 17 00Cr17Ni14Mo2 为

0Cr17Ni12Mo2 的超低碳钢，比 0Cr17Ni12Mo2 耐晶间腐蚀性好 18 0Cr17Ni12Mo2N 在牌号 0Cr17Ni12Mo2 中加入 N，提高强度，不降低塑性，使材料厚度减薄。作耐腐 蚀性较好的强度较高的部件 19 00Cr17Ni13Mo2N 在牌号 00Cr17Ni14Mo2 中加入 N， 具有以上牌号同样特性， 用途与 0Cr17Ni12Mo2 相同，但耐晶腐蚀性更好 20 0Cr18Ni12Mo2Cu2 耐腐蚀性、耐点腐蚀性比 0Cr17Ni12Mo2 好。用于耐硫酸材料 21 00Cr18Ni14Mo2Cu2 为 0Cr18Ni12Mo2Cu2 的超低碳钢，比 0Cr18Ni12Mo2Cu2 耐晶间腐蚀性好 22 0C19Ni13Mo3 耐点腐蚀性比 0Cr17Ni12Mo2 好。作染色设备材料等 23 00Cr19Ni13Mo3 为 0Cr19Ni13Mo3 的超低碳钢，比 0Cr19Ni13Mo3 耐晶间腐蚀性好 24 0Cr18Ni16Mo5 吸取含氯离子溶液的热交换器， 醋酸设备， 磷酸设备， 漂白装置等， 00Cr17Ni14Mo2 在

和 00Cr17Ni13Mo3 不能适用的环境中使用 25 1Cr18Ni9Ti 作焊苡，抗磁仪表、医疗器械、耐酸容器及设备衬里输送管道等设备和零件 26 0Cr18Ni11Ti 添加 Ti 提高耐晶间腐蚀性，不推荐作装饰部件 27 0Cr18Ni11Nb 含 Nb 提高耐晶间腐蚀性 28 奥氏体型 0Cr18Ni9Cu3 在牌号 0crlgNi9 中加入 cu，提高冲加工性的钢种，冷镦用 29 0Cr18Ni13Si4 在牌号 0Crl 9Ni9 中增加 Ni，添加 Si，提高耐应力腐蚀断裂性。用子含氯 离子环境 30 奥氏体一 0Cr26Ni5Mo2 具有双相组织，抗氧化性．耐点腐蚀性好。具有高的强度。作耐海水腐 蚀用等 31 1Cr18Ni11Si4A1Ti 制作抗高温浓硝酸介质的零件和设备 32 00Cr18Ni5Mo3Si2 具有铁素体一鼻氏体形双相组织，耐应力腐蚀破裂性能好，耐点蚀性能 与 00Crl7Nil3M02 相当，具有较高 的强度适于含氯离子的环境，用于炼油、化肥、造纸、石油、化工等工业热 交换器和冷凝器等 33 铁素体型 0Cr13A1 从高温下冷却不产生显著硬化，汽轮机材料，淬火用部件，复合钢材 34 00Cr12 比 0Crl3 含碳量低，焊接部位弯曲性能、加工性能、耐高温氧化性能好。 作汽车排气处理装置，锅炉

燃烧 室、喷咀 35 1Cr17 耐蚀性良好的通用钢种，建筑内装饰用，重油燃烧器部件，家庭用具， 家用电器部件 36 Y1Cr17 比 lCrl7 提高切削性能。自动车床用，螺栓、螺母等 37 1Cr17Mo 为 1Crl7 的改良钢种，比 lCrl7 抗盐溶液性强，作为汽车外装材料使用 38 00Cr30Mo2 高 O—Mo 系，C、N 降至极低。耐蚀性很好。作与乙酸、乳酸等有机酸有关 的设备，制造苛性碱设备。 耐卤离子应力腐蚀破裂、耐点腐蚀 39 00Cr27Mo2 要求性能，用途、耐蚀性和软磁性与 00Cr30M02 类似

40 马氏体型 1Cr12 作为汽轮机叶片及高应力部件之良好的不锈耐热钢 41 1Cr13 具有良好的耐蚀性、机械加工性，一般用途刃具类 42 1Cr13Mo 为比 1Crl3 耐蚀性高的高强度钢钢种。汽轮机叶片，高温用部件 43 Y1Cr13 不锈钢中切削性能最好的钢种。自动车床用 44 2Cr13 淬火状态下硬度高．耐蚀性良好。作汽轮机叶片 45 3Cr13 比 2Cr13 淬火后的硬度高，作刀刃具、喷咀。阀座，阀门等 46 3Cr13Mo 作较高硬度及高耐磨性的热油泵轴、阀片、阀门轴承，医疗器桩弹簧等 零件 47 Y3Cr13 改善 3Crl 瑚削性能的钢种 48 1Cr17Ni12 具有较高强度的耐硝酸及有机酸腐蚀的零件。窖器和设备 49 7Cr17 具有较高强度的耐硝酸及有机酸腐蚀的零件。窖器和设备 50 8Cr17 硬化状态下，比 7Crl7 硬，而比 11Crl7 韧性高。作刀具，阀门 51 11Cr7 在所有不锈钢、耐热钢中，硬度量高。作喷咀，轴承 52 Y11Cr17 在 11Crl7 提高 7 切削性的钢种。自动车床用 53 沉淀硬 0Cr17Ni4Cu4Nb 添加铜的沉淀硬化型钢种。轴类、汽轮机部件 54 0Cr17Ni7AI 添加铝的沉淀硬化形钢种。作弹簧、垫圈、计器部件

55 0Cr15Ni7Mo2AI 用于有一定耐腐蚀要求的高强度容器、零件及结构件