成分結構
化學成分
不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的增加而降低,因此,大多數不銹鋼的含碳量均較低,*不超過1.2%,有些鋼的Wc(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Cr含量達到一定值時,鋼才有耐蝕性。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。
不銹鋼的耐蝕性隨含碳量的增加而降低,因此,大多數不銹鋼的含碳量均較低,*不超過1.2%,有些鋼的Wc(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Cr含量達到一定值時,鋼才有耐蝕性。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。
主要特點
一般特性
表面美觀以及使用可能性多樣化耐腐蝕性能好,比普通鋼長久耐用耐腐蝕性好強度高,因而薄板使用的可能性大耐高溫氧化及強度高,因此能夠抗火災常溫加工,即容易塑性加工因為不必表面處理,所以簡便、維護簡單清潔,光潔度高焊接性能好。
品質特性
1. 不銹鋼的品質特性
2. 不銹鋼的品質特性要求:各產品由于用途的不同,其加工工藝和原料的品質要求也不同。
3. 品質要求特性微細項目。
生產工藝
不銹鋼加工是指憑著不銹鋼的性能對不銹鋼進行剪、折、彎、焊等機械加工最終得到工業生產所需的不銹鋼制品的過程,在不銹鋼加工的過程中需要借助大量的機床、儀器、不銹鋼加工設備。不銹鋼加工設備分類分為剪切設備和表面處理設備,剪切設備中又分為開平設備和分條設備。此外,從不銹鋼的厚度來分,又有冷熱軋加工設備之分。熱切割設備主要有等離子切割、激光切割、水切割等。
不銹鋼表面加工等級
原面:NO.1 熱軋后施以熱處理及酸洗處理的表面。一般用于冷軋材料,工業用槽罐、化學工業裝置等,厚度較厚由2.0MM-8.0MM。
鈍面:NO.2D 冷軋后經熱處理、酸洗者,其材質柔軟,表面呈銀白色光澤,用于深沖壓加工,如汽車構件、水管等。
霧面:NO.2B 冷軋后經熱處理、酸洗,再以精軋加工使表面為適度之光亮者。由于表面光滑,易于再研磨,使表面更加光亮,用途廣泛,如餐具、建材等。采用改善機械性能的表面處理后,幾乎滿足所有用途。
粗砂NO.3 用100-120號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋。用于建筑內外裝飾材料、電器產品及廚房設備等。
細砂:NO.4 用粒度150-180號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋,條紋比NO.3細。用于浴池、建筑內外的裝飾材料、電器產品、廚房設備及食品設備等。
#320 用320號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋,條紋比NO.4細。用于浴池、建筑內外裝飾材料、電器產品、廚房設備及食品設備等。
毛絲面HAIRLINE:HLNO.4經適當粒度拋光砂帶的連續研磨生成研磨花紋的產品(細分150-320號)。主要用于建筑裝飾,電梯,建筑物的門、面板等。
亮面:BA 經冷軋后施以光亮退火,并經過平整得到的產品。表面光澤度極好,有很高的反射率。如同鏡面的表面。用于家電產品、鏡子、廚房設備、裝飾材料等。
應用領域
在建筑應用領域,不銹鋼的表面加工之所以重要是有許多原因的。 腐蝕環境要求光滑的表面是因為表面光滑不容易積垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。
在寬敞的大廳中,不銹鋼是電梯裝飾板最常用的材料,表面的手印雖然可以擦掉,但影響美觀,所以最好選用合適的表面防止留下手印。
衛生條件對許多行業是很重要的,例如,食品加工、餐飲、釀造和化工等,在這些應用領域,表面必須便于每天清洗,而且經常要用化學清洗劑。
不銹鋼是這方面的最佳材料,在公共場所,不銹鋼的表面經常會被胡寫亂畫,但是,它的一個重要特性是可以將它們清洗掉,這是不銹鋼優于鋁的一個顯著特點。鋁的表面容易留下痕跡,往往很難去掉。清理不銹鋼表面時應順著不銹鋼的紋路清理,因為有些表面加工的紋路是單向性的。
不銹鋼最適用于醫院或其它衛生條件至關重要的領域,如:食品加工、餐飲、釀造和化工,這不僅是因為它便于每天清洗,有時還要使用化學清洗劑,而且還因為它不易滋生細菌。試驗表明在這方面的性能與玻璃和陶瓷相同。
主要分類
不銹鋼常按組織狀態分為: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。
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,耐氯化物應力腐蝕性能優于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因為含鉻量高,耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好,但機械性能與工藝性能較差,多用于受力不大的耐酸結構及作抗氧化鋼使用。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、熱膨脹系數小等特點,用于硝酸及食品工廠設備,也可制作在高溫下工作的零件,如燃氣輪機零件等。
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,可耐多種介質腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的Wc<0.08%,鋼號中標記為“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。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能和無磁或弱磁性,在氧化性和還原性介質中耐蝕性均較好,用來制作耐酸設備,如耐蝕容器及設備襯里、輸送管道、耐硝酸的設備零件等,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點,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,與鐵素體相比,塑性、韌性更高,無室溫脆性,耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高,同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導熱系數高,具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比,強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優良的耐孔蝕性能,也是一種節鎳不銹鋼。
馬氏體不銹鋼
強度高,但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等,因含碳較高,故具有較高的強度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差,用于力學性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上,如彈簧、汽輪機葉片、水壓機閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。鍛造、沖壓后需退火。
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有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不銹鋼。
牌號分組
沉淀硬化型不銹鋼。具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作為超高強度的材料在核工業、航空和航天工業中應用。
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 奧氏體不銹鋼
300系列:鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
301:延展性好,用于成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優于304不銹鋼。
302:耐腐蝕性同304,由于含碳相對要高因而強度更好。
303:通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
304:當今社會常用型號,即18/8不銹鋼。GB牌號為06Cr19Ni10。
309:較之304有更好的耐溫性,耐溫高達980℃。
310:高溫耐氧化性能優秀,最高使用溫度1200℃。
316:繼304之后,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用于食品工業、鐘表飾品、制藥行業和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。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用級別。
321:除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風險之外,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設備。
400系列:鐵素體和馬氏體不銹鋼。
408:耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。
409:最廉價的型號(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最早的不銹鋼。也用于外科手術刀具,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:高強度刃具鋼,含碳稍高,經過適當的熱處理后可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬于最硬的不銹鋼之列。最常見的應用例子就是“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。
630:最常用的沉淀硬化不銹鋼型號,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。
生銹原因
不銹鋼是靠其表面形成的一層極薄而又堅固細密的穩定的富鉻氧化膜(防護膜)。防止氧原子繼續滲入繼續氧化,而獲得抗銹蝕能力。一旦有某種原因,這種薄膜受到不斷的破壞,空氣或液體中的氧原子就會不斷地析離出來,形成疏松的氧化鐵,金屬表面也就受到不斷的銹蝕。
不銹鋼材料出現生銹現象,可能有以下幾個原因:
使用環境中存在氯離子
氯離子廣泛存在,比如食鹽/汗跡/海水/海風/土壤等等。不銹鋼在氯離子存在下的環境中,腐蝕很快,甚至超過普通的低碳鋼。所以對不銹鋼的使用環境有要求,而且需要經常擦拭,除去灰塵,保持清潔干燥。(這樣就可以給他定個“使用不當”。) 美國有一個例子:某企業用一橡木容器盛裝某含氯離子的溶液,該容器已使用近百余年,上個世紀九十年代計劃更換,因橡木材料不夠現代,采用不銹鋼更換后16天容器因腐蝕泄漏。
沒有經過固溶處理
合金元素沒有溶入基體,致使基體組織合金含量低,抗蝕性能差。
天生的晶間腐蝕
這種不含鈦和鈮的材料有晶間腐蝕的傾向。加入鈦和鈮,再配以穩定處理,可以減少晶間腐蝕。在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼,不銹鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好,不必經過鍍色等表面處理,而發揮不銹鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種,通常稱為不銹鋼。代表性能的有13鉻鋼,18-8鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析,因為不銹鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜,這個膜隔離開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性,鋼必須含有12%以上的鉻。用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環境中產生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
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