第七講 不銹鋼知識

一、不銹鋼熱軋鋼板
    不銹鋼熱軋鋼板是用熱軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板。厚度不大于3mm的為薄板，厚度大于3mm的為厚板。用于化工、石油、機(jī)械、船舶等行業(yè)制造耐蝕零件、容器和設(shè)備。其分類和牌號如下：
1．奧氏體型鋼
(1)1Cr17Mn6Ni15N；(2)1Cr18Mn8Ni5N；(3)1Cr18Ni9；(4)1Cr18Ni9Si3；(5)0Cr18Ni9；
(6)00Cr19Ni10；(7)0Cr19Ni9N；(8)0Cr19Ni10NbN；(9)00Cr18Ni10N；(10)1Cr18Ni12；
（11) 0Cr23Ni13；(12)0Cr25Ni20；(13) 0Cr17Ni12Mo2；(14) 00Cr17Ni14Mo2；
(15) 0Cr17Ni12Mo2N；(16) 00Cr17Ni13Mo2N；(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti；(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti；
(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti；(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti；(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2；
(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2；(23) 0Cr19Ni13Mo3；(24) 00Cr19Ni13Mo3；(25) 0Cr18Ni16Mo5；
(26) 1Cr18Ni9Ti；(27) 0Cr18Ni10Ti；(28) 0Cr18Ni11Nb；(29) 0Cr18Ni13Si4
2．奧氏體－鐵素體型鋼：（30）0Cr26Ni5Mo2；（31）00Cr18Ni5Mo3Si2；
3．鐵素體型鋼：（32）0Cr13Al；(33) 00Cr12；(34)1Cr15；(35)1Cr17；(36)1Cr17Mo；(37)00Cr17Mo；(38)00Cr18Mo2；(39)00Cr30Mo2；(40)00Cr27Mo
4．馬氏體型鋼：（41）1Cr12；（42）0Cr13；（43）；1Cr13；（44）2Cr13；（45）3Cr13；（46）4Cr13；（47）3Cr16；（48）7Cr17

5．沉淀硬化型鋼：（49）0Cr17Ni7Al

 

二、不銹鋼冷軋鋼板
    不銹鋼冷軋鋼板是用冷軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板，厚度不大于3mm的為薄板，厚度大于3mm的為厚板。用于制作耐腐蝕部件，石油、化工的管道、容器、醫(yī)療器械、船舶設(shè)備等，其分類和牌號如下：
 1．奧氏體型鋼除與熱軋部分相同外（29種）：還有：（1）2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8
 2．奧氏體——鐵素體型鋼：除與熱軋部分相同外（2種），還有：(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti

3．鐵素體型鋼：除與熱軋部分相同外（9種），還有：00Cr17

4．馬氏體型鋼：除與熱軋部分相同外（8種），還有1Cr17Ni2

5.沉淀硬化型鋼：同熱軋部分

 

三、鐵素體、奧氏體、馬氏體簡介

大家知道固態(tài)金屬及合金都是晶體，即在其內(nèi)部原子是按一定規(guī)律排列的，排列的方式一般有三種即：體心立方晶格結(jié)構(gòu)、面心立方晶格結(jié)構(gòu)和密排六方晶格結(jié)構(gòu)。金屬是由多晶體組成的，它的多晶體結(jié)構(gòu)是在金屬結(jié)晶過程中形成的。組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)：910℃以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的α－鐵，910℃以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的Υ－鐵。如果碳原子擠到鐵的晶格中去，而又不破壞鐵所具有的晶格結(jié)構(gòu)，這樣的物質(zhì)稱為固溶體。碳溶解到α－鐵中形成的固溶體稱鐵素體，它的溶碳能力極低，zui大溶解度不超過0.02%。而碳溶解到Υ－鐵中形成的固溶體則稱奧氏體，它的溶碳能力較高，zui高可達(dá)2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。

鋼在高溫時(shí)所形成的奧氏體，過冷到727℃以下時(shí)變成不穩(wěn)定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下，這時(shí)奧氏體中的碳原子已無擴(kuò)散的可能，奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過飽和的α固溶體，稱為馬氏體。由于含碳量過飽和，引起馬氏體強(qiáng)度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。

不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻。實(shí)驗(yàn)證明，只有含鉻量超過12%時(shí)鋼的耐蝕性能才會(huì)大大提高，因此，不銹鋼中的含鉻量一般均不低于12%。由于含鉻量的提高，對鋼的組織也有很大影響，當(dāng)鉻含量高而碳含量很少時(shí)，鉻會(huì)使鐵碳平衡，圖上的Υ相區(qū)縮小，甚至消失，這種不銹鋼為鐵素體組織結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)不發(fā)生相變，稱為鐵素體型不銹鋼。

當(dāng)含鉻量較低（但高于12%），碳含量較高，合金在從高溫冷卻時(shí)，極易形成馬氏體，故稱這類鋼為馬氏體型不銹鋼。

鎳可以擴(kuò)展Υ相區(qū)，使鋼材具有奧氏體組織。如果鎳含量足夠多，使鋼在室溫下也具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)，則稱這種鋼為奧氏體型不銹鋼。



四、我國和日本常用不銹鋼鋼號的近似對照

1．對照表：

日本（JIS）	中國（GB）
SUS304	0Cr18Ni9(0Cr19Ni9)
SUS 304L	00Cr19Ni10(00Cr18Ni10)
SUS 309S	0Cr23Ni13
SUS 310S	0Cr25Ni20(1Cr25Ni20Si2)
SUS 316	0Cr17Ni12Mo2(0Cr18Ni12Mo2Ti)
SUS 316L	00Cr17Ni14Mo2
SUS 321	1Cr18Ni9Ti(0Cr18Ni9Ti)
SUS 430	1Cr17
SUS 403	1Cr12
SUS 410	1Cr13
SUS 420J1	2Cr13
SUS 420J2	3Cr13
SUS 431	1Cr17Ni2

2．牌號后掇NO．1表示熱軋后進(jìn)行熱處理、酸洗或類似的處理；NO．2表示冷軋后進(jìn)行熱處理、酸洗或相應(yīng)處理；NO．2B表示冷軋后進(jìn)行熱處理、酸洗或類似的處理，zui后經(jīng)冷軋獲得適當(dāng)光潔度。如304NO．1不銹鋼板表示牌號為304的熱軋不銹鋼板。再如321-2B表示牌號為321的冷軋不銹鋼板，表面要求冷軋后進(jìn)行熱處理，酸洗或類似的處理，zui后經(jīng)冷軋獲得適當(dāng)光潔度。
   

五、不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用
1．1960年——1999年約40年間，西方國家的不銹鋼產(chǎn)量從215萬噸猛增到1728萬噸，增加了約8倍，平均年增長率約為5．5%。不銹鋼主要用于廚房、家電、運(yùn)輸、建筑、土木各領(lǐng)域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產(chǎn)品主要有全自動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點(diǎn)看，不銹鋼的需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大。
 在運(yùn)輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng)，用于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為20-30kg，*的年需求約100萬噸，這是不銹鋼zui大的應(yīng)用領(lǐng)域。
在建筑領(lǐng)域，zui近的需求急劇增長，如：新加坡地鐵車站的防護(hù)裝置，使用了約5000噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后，用于建筑業(yè)的不銹鋼增長了約4倍，主要用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。80年代，在日本沿海地區(qū)使用304型無涂漆材作為屋頂材料，從防銹考慮，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂猛科岵讳P鋼。進(jìn)入90年代，開發(fā)了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體系不銹鋼，被用作屋頂材料，同時(shí)為了美觀性，開發(fā)了各種表面精加工技術(shù)。
在土木領(lǐng)域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區(qū)，為防止高速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽，這就加速了鋼筋的腐蝕，所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路中，近3年間約有40處采用了不銹鋼鋼筋，每處的使用量為200-1000噸，今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場將有所作為。
 2．今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長壽命和IT的普及。關(guān)于環(huán)保方面，首先從大氣環(huán)保的觀點(diǎn)看，用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、LNG發(fā)電裝置和使用煤的發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴(kuò)大。還有估計(jì)在21世紀(jì)初將投入實(shí)際應(yīng)用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點(diǎn)看，在給水、排水處理裝置中，具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴(kuò)大需求。

關(guān)于長壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應(yīng)用在增加，預(yù)計(jì)這種潮流將遍及*。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為20-30年，廢材處理成為一大問題。zui近以壽命達(dá)到100年為目標(biāo)的建筑物開始出現(xiàn)，這樣具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長。從地球環(huán)保的觀點(diǎn)看，長壽命在減少土木、建筑廢材的同時(shí)，有必要從引入新概念的設(shè)計(jì)階段探討如何降低維修成本。

關(guān)于IT的普及，在IT的發(fā)展和普及過程中，功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用，對高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手機(jī)和微機(jī)部件中，靈活應(yīng)用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中，具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。

不銹鋼具有多種其它金屬?zèng)]有的優(yōu)異性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)性的材料，今后對應(yīng)時(shí)代的變化，不銹鋼將廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域。