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普及下不锈钢的百科全书

发布日期:2013-01-19 本文来源  南京楼梯扶手

    不锈钢英文名称Stainless Steel,指耐空气、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。不锈钢基本合金元素还有镍、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。
化学成分
    不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低,因此,大多数不锈钢的含碳量均较低,有些钢的wC(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。不锈钢中的主要合金元素是Cr,只有当Cr含量达到一定值时,钢才有耐蚀性。因此,不锈钢一般wCr均在13%以上。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb,Mo,si等元素。
主要分类
     不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
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。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。
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。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC<0.08%,钢号中标记为"0"。这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050~1150℃,然后水冷,以获得单相奥氏体组织。
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。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。
4、马氏体不锈钢:强度高,但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。
不锈钢历史
      毕业于英国谢菲尔德大学的著名冶金科学家亨利·布雷尔利(Harry Brearley)于20世纪初期发明了不锈钢。不锈钢的发明和使用,要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,研究武器的改进工作。那时,士兵用的步枪枪膛极易磨损,布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。布雷尔利发明的不锈钢于1916年取得英国专利权并开始大量生产,至此,从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球,亨利·布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。
不锈钢作用
      不锈钢不易产生腐蚀、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。
不锈钢牌号分组
      沉淀硬化型不锈钢。具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。按成分可分为Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)及析出硬化系(600系列)。
200.系列-铬-锰-镍 奥氏体不锈钢
300.系列-铬-镍 奥氏体不锈钢
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。
302-耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。
303-通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。
304- 即18/8不锈钢。GB牌号为06Cr19Ni10。
309-较之304有更好的耐温性。
316-继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材,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。
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。
347-添加安定化元素铌,适于焊接 航空器具零件及化学设备。
400.系列-铁素体和马氏体不锈钢。
408-耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。
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)。
410-马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。
416-添加了硫改善了材料的加工性能。
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。
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。
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。
630-最常用的沉淀硬化不锈钢型号,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。
耐腐蚀性
     当钢中铬量原子数量不低于12.5%时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。阻止电化学腐蚀。
抗菌不锈钢
研制
      由中国科学院金属所杨柯研究员领导的课题组研制开发的一种兼具结构、耐蚀和抗菌功能于一体的新型材料——抗菌不锈钢,通过了沈阳市科技局组织的科技成果鉴定。专家委员会一致认为,该项成果填补了国内空白,达到了同类材料国际先进水平。
作用
      经权威单位检测,抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均在99%以上,对其它细菌如白念珠菌、枯黑菌等也有显著的杀灭作用,显示了优良的广谱抗菌性和抗菌持久性。国家药品和生物制品检验所的检测表明,抗菌不锈钢在毒性和人体安全性方面完全符合国家技术标准。在赋予不锈钢抗菌特性的同时,材料的力学、耐蚀、冷热加工、焊接等性能与原有不锈钢相当。
应用
     抗菌不锈钢的研制成功,为抗菌制品发展提供了广阔空间。抗菌不锈钢产品的发展潜力巨大,市场前景极为广阔。目前已有国内多家厂商对抗菌不锈钢表示了浓厚兴趣,课题组正积极寻求支持进行中试,争取早日使该项成果转化为商品。
家电行业是推动抗菌制品产业化的先锋、海尔等国内著名家电骨干企业,伊莱克斯,西门子等国际名牌制造商,已成市场极为活跃的抗菌产品品牌。
在餐具行业,由上海宝钢集团和天津石泰集团共同研究开发了全材料不锈钢抗菌餐具,整体全部采用抗菌不锈钢原材料打造,目前这个全材料抗菌已经被应用到朗维抗菌餐具,具有持久、优良的抗菌性能,对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等杀灭率均在99%以上,表面磨损后仍保持良好抗菌性能。
主要类型
      “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
不锈钢。


 

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