什么是不銹鋼？它的優點是什么？為什么要選擇不銹鋼？哪種不銹鋼適合我？

如果您在探索設備或備件的最新添加時一直在考慮這些問題中的任何一個，我已經為您提供了答案。在這本不銹鋼終極指南中，除了市場上最暢銷的五個系列之外，我們還涵蓋了您在購買時應考慮的所有事項。

第一章 不銹鋼基本介紹

什么是不銹鋼？

不銹鋼：是一組鐵基合金，至少含有近 11% 的鉻，這種配方可以防止鐵生銹，并提供耐熱性能。

不同種類的不銹鋼包括氮、碳（從 0.03% 到大于 1.00%）、鋁、硫、硅、銅、鈦、鎳、硒、鉬和鈮。

特定種類的不銹鋼通常由三位數字指定，例如 304 不銹鋼。

不銹鋼對氧化鐵生成的抵抗力源于合金中存在的鉻，它會形成一層鈍化膜，使底層物質免受腐蝕沖擊，并且可以在氧氣存在的情況下自愈。可以通過以下方式進一步提高耐腐蝕性：

將鉻物質提高到 11% 以上的水平添加超過 8% 的鎳和鉬（可產生抗點腐蝕）。氮的添加還提高了抗點蝕性并提高了機械韌性。因此，有不同的不銹鋼級別，鉬和鉻的含量不斷變化，以適應合金必須承受的氣氛。

耐沾污和腐蝕、熟悉的光澤和低維護使不銹鋼成為許多需要耐腐蝕性和鋼強度的應用的優良材料。

此外，不銹鋼可以軋制成板材、片材、管材、棒材和線材。這些可用于手術器械、炊具、重要器具、餐具、大型建筑物的建筑材料、食品和化學產品的儲罐和罐車以及工業設備（例如，在化工廠、造紙廠、水處理中）。

耐腐蝕的物質、可以消毒和蒸汽清潔的輕質材料以及不需要表面覆蓋的物質已經促使不銹鋼用于食品和廚房加工廠。

不銹鋼的歷史

隨著一系列科學進步，不銹鋼的誕生始于 1798 年，Louis Vauquelin 首次向法國科學院展示了鉻。

在最初的 1800 年代，Robert Mallet、James Stoddart 和 Michael Faraday 用鉻鐵合金（鉻鋼）標記了氧化劑的抗性。Robert Bunsen 發現了鉻對強酸的抵抗力。

1821 年，Pierre Berthier 可能主要承認鐵鉻合金的耐腐蝕性能，他注意到鐵鉻合金對某些酸的猛烈攻擊存在反對意見，并建議將其用于餐具。

在 1840 年代，克虜伯和謝菲爾德鋼鐵制造商都制造了鉻鋼，并在 1850 年代將其應用于大炮。

1861 年，Robert Forester Mushet 獲得了鉻鋼的專利。

這些事件導致布魯克林鉻鋼廠的 J. Baur 首次發明了含鉻鋼來建造橋梁。

一項美國產品的專利于 1869 年獲得授權。英國人約翰·克拉克 (John Clark) 和約翰·T·伍茲 (John T. Woods) 觀察到鉻含量為 5% 至 30%，并添加了中碳鎢，因此對鉻合金的耐腐蝕性的認可對此進行了跟蹤。他們通過英國的耐候合金專利跟蹤了這項創新的商業價值。

在 1890 年代后期，德國化學家Hans Goldschmidt改進了一種用于制造無碳鉻的鋁熱（鋁熱劑）方法。

1904 年至 1911 年間，包括法國的萊昂·吉列 (Leon Guillet) 在內的許多研究人員開發了今天可用于檢測不銹鋼的合金。

Friedrich Krupp Germaniawerft 于 1908 年在德國生產了 366 噸的帆船Germania，采用鉻鎳鋼結構。

Philip Monnartz 在 1911 年描述了耐腐蝕性和鉻含量之間的關系。

1912 年 10 月 17 日，Eduard Maurer 和 Krupp 的工程師 Benno Strauss 將奧氏體不銹鋼認證為 Nirosta。

同樣的事態發展也在美國發生。Frederick Becket 和 Christian Dantsizen 正在對鐵素體不銹鋼進行機械加工。1912 年，埃爾伍德·海恩斯 (Elwood Haynes) 申請一種馬氏體不銹鋼合金的美國專利，但直到 1919 年才獲得專利。

1912 年，英國謝菲爾德布朗弗斯研究實驗室的 Harry Brearley 在要求為武器槍口提供耐腐蝕合金時，隨后工業化并發現了一種馬氏體不銹鋼合金。

兩年后，這一發現于 1915 年 1 月在《紐約時報》的一篇報紙文章中公布。

這種金屬后來由 Firth Vickers 在英國以Staybrite品牌出售，并于 1929 年用于倫敦 Savoy 酒店的新入口遮陽篷。

1915 年，Brearley 申請了一項美國專利，卻發現 Haynes 已經注冊了一項。Haynes 和 Brearley 聯合他們的資金，在賓夕法尼亞州匹茲堡創建了美國不銹鋼公司。

起初，不銹鋼在美國以Nirosta steel和Allegheny metal等各種品牌銷售。即使在冶金領域，這個名字也沒有定論；1921 年，一份貿易期刊稱其為不可持續的鋼。在大蕭條之前，即 1929 年，美國每年生產和銷售的不銹鋼超過 25,000 噸。

1950 年代和 1960 年代的重大技術進步允許以低成本生產大噸位：

AOD程序（氬氧脫碳），用于脫硫和碳正在進行的連鑄和帶鋼熱軋Z-Mill 或森吉米爾冷軋機

第二章 不銹鋼：家族、系列、等級

不銹鋼的5個主要不同家族

為了滿足使用不銹鋼牌號的廣泛應用，有 100 多種不銹鋼牌號。這幾個等級和類型是通過在合金中插入鎳、硅、氮、錳和碳以及鉻而制成的，以賦予強度、延展性、耐熱性和柔韌性等特性。

有5個主要的家族，主要按其晶體結構分類：奧氏體、鐵素體、馬氏體、沉淀硬化和雙相。

奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼是最出色的不銹鋼家族，約占所有不銹鋼生產率的 2\3。他們獲得奧氏體微觀結構，這是一種立方面心晶體設計。這種顯微組織是通過將鋼與適當的氮、錳和鎳合金化，從低溫區到熔化區仍為奧氏體顯微結構來實現的。因此，由于奧氏體不銹鋼在所有溫度下都具有相同的微觀結構，因此它們不會在所有不同溫度下硬化。

奧氏體不銹鋼分為兩個主要子類別，300 系列和 200 系列：

200系列是鎳錳鉻合金，增加氮和錳的用量，減少鎳的用量。由于添加了氮，它們的屈服強度比 300 系列不銹鋼板高出近 50%。

201 型可通過冷加工硬化。202 型用于一般用途。降低鎳含量和增強錳導致耐腐蝕性弱。

由于 300 系列是鎳鉻合金，僅通過鎳合金化才能達到其奧氏體組織；一些合金含量非常高的牌號含有一些氮以減少鎳的需求。300系列是應用最廣泛、規模最大的一組。

304 型：最常見的牌號是 304 型，也被認為是 18/10 和 18/8，因為其成分分別為 8%/10% 鎳和 18% 鉻。

316 型：下一個最著名的奧氏體不銹鋼是 316 型。添加 2% 的鉬可提供更出色的耐酸性和由氯離子引起的局部腐蝕。碳含量最少的版本，例如 304L 或 316L，碳比率低于 0.03%，用于抵抗焊接引起的腐蝕問題。

鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼獲得與碳鋼相同的鐵素體微觀結構，立方面心晶體設計，含有 10.5% 至 27% 的鉻，很少或不含鎳。由于添加了鉻，這種微觀結構在所有溫度下都存在，因此不能通過熱處理硬化。

冷加工不能像奧氏體不銹鋼一樣強化它們。它們是磁性的。

在 430 型中添加鋯 (Zr)、鈦 (Ti) 和鈮 (Nb) 可提供良好的可焊性。

由于幾乎不含鎳，因此它們不像奧氏體鋼那樣昂貴，并且存在于許多產品中，其中包括：

汽車排氣管（北美使用409Cb、409型；歐洲使用穩定等級441、439）結構和建筑及應用（430 級，含 17% Cr）建筑元素，例如煙囪管道、屋頂和石板掛鉤在固體氧化物燃料電池中，功率板在大約 1,292 °F (700 °C) 的溫度下運行（高鉻鐵素體，包括 22% Cr）

馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼具有多種特性。它們用作不銹鋼工具鋼、抗蠕變鋼和不銹鋼工程鋼。馬氏體不銹鋼具有磁性，不像奧氏體和鐵素體不銹鋼那樣耐腐蝕，因為它們的鉻含量低。它們分為四種類型（有一些重疊）

Fe-Cr-C 牌號。在耐磨和工程應用中使用并繼續廣泛使用的第一個等級。Fe-Cr-Ni-C 牌號。鎳是某些碳的替代品。它們保持更高的耐腐蝕性和更高的韌性。EN 1.4303 型（CA6NM 是其鑄造等級）含有 4% 的鎳和 13% 的鉻，由于其良好的鑄造特性、抗氣蝕性和良好的可焊性，被用于水力發電廠中的大多數 Kaplan、Francis 和 Pelton 渦輪機。沉淀硬化類型。EN 1.4542 型（也被認為是 17/4PH）是最受認可的牌號，融合了沉淀硬化和馬氏體硬化。它具有良好的韌性和高強度，他們將其用于航空航天和其他應用?？谷渥兊燃墶ｂC、鈷、硼和鈮的微量添加可提高高達 650 °C (1,202 °F) 的抗蠕變性和強度。

沉淀硬化不銹鋼

沉淀硬化不銹鋼獲得與奧氏體不銹鋼相似的耐腐蝕性能。盡管如此，與其他等級的馬氏體相比，它們可以快速硬化到更高的強度。沉淀硬化不銹鋼分為三種：

馬氏體 17-4 PH[49] (AISI 630 EN 1.4542) 含有約 17% Cr、4% Ni、4% Cu 和 0.3% Nb。半奧氏體 17-7PH[49] (AISI 631 EN 1.4568) 含有約 17% 的鉻、7.2% 的鎳和 1.2% 的鋁。奧氏體 A286[50](ASTM 660 EN 1.4980) 包含大約 Cr 15%、Ni 25%、Ti 2.1%、Mo 1.2%、V 1.3% 和 B 0.005%。

雙相不銹鋼

雙相不銹鋼獲得鐵素體和奧氏體的復合微觀結構，理想的比例是50:50的混合物。但是，商業合金可能具有 40:60 的比例。

與奧氏體不銹鋼相比，它含有鉬（高達 5%）、更高的鉻（19-32%）和更少的鎳含量。

雙面不銹鋼的屈服強度是奧氏體不銹鋼的兩倍。

與 304 和 316 奧氏體不銹鋼相比，其混合微觀結構提供了更好的耐氯化物應力腐蝕開裂性。

雙相鋼的等級通常根據其耐腐蝕性分為三個子組：超級雙相鋼、標準雙相鋼和精益雙相鋼。

雙相不銹鋼的特性與高性能超級奧氏體不銹鋼相比，其合金含量總體上更低，這使得它們在許多應用中都具有成本效益。

造紙和紙漿行業是最早廣泛使用雙相不銹鋼的行業之一。

今天，天然氣和石油行業是主要用戶，并推動了更高的耐腐蝕性能，導致超級雙相和超級雙相等級的改進。

最近，已經開發出更便宜（且耐腐蝕性稍差）的雙相鋼，主要用于建筑和建筑（混凝土鋼筋、沿海工程、橋板）和水工業中的結構應用。

不銹鋼牌號

不銹鋼有許多不同的系列和牌號，如100、200、300、400、500、600和900系列。本文將詳細討論它們。

100 型系列

102 型——用于一般用途的奧氏體不銹鋼。

200系列

200 型鎳是強度最高的金屬之一，僅由 99.9% 的鎳組成。Nickel 200 的特性包括完美的特性、低蒸氣壓、低氣體含量、磁性成分、高導電性和導熱性。這些特性及其化學配方使鎳 200 具有高度的耐腐蝕性和可加工性。

鎳 200 在低于 600o F 的任何氣氛中都有幫助。它對堿性和中性鹽溶液具有高度的耐腐蝕性。鎳 200 在蒸餾水和溫水中具有低腐蝕率。

金屬可以通過所有技術冷成型，也可以熱成型為任何形式。

200系列不銹鋼的常見應用：

鹽生產食品加工設備堿處理設備近海和海洋工程生產氟并與碳氫化合物反應的容器和反應器

氫氧化鈉的處理和制造，特別是在超過 300° F 的溫度下

300系列

300 級不銹鋼被歸類為奧氏體，冷加工技術只能使其硬化。這些不銹鋼類型含有鉻（約 18% 至 30%）和鎳（約 6% 至 20%）作為合金化中的重要添加劑。

304是各種不銹鋼中最常用的合金。300 系列不銹鋼合金耐腐蝕，在高溫下仍能保持強度，并且易于維護。

301級

高度靈活的配方產品。它在機械加工過程中也會快速硬化——比 304 更好的耐磨性、良好的焊接性和疲勞強度。

302級

耐磨性與 304 相同，但由于添加了碳，因此強度略高。

303級

添加磷和硫的 304 機器人版本。根據 ISO 3506 也稱為A1。

304級

最知名的等級；經典不銹鋼 18/8（8% 鎳，18% 鉻）。根據 ISO 3506（不得與 A2 工具鋼混淆），它在美國以外被稱為A2 不銹鋼。這種材料的日本等效等級是 SUS304。

304L級

與 304 級相同，但降低了碳含量以提高可焊性。A Little 比 304 弱。

304LN級

與 304L 類似，但還添加了氮以獲得比 304L 更高的拉伸強度和屈服強度。

305級

類似于 304，但含有額外的鎳以減少加工硬化。

308級

通常在焊接 304 時用作填充金屬。

309級

比 304 更好的耐溫性，在某些情況下，在焊接各種等級的鋼時用作填充金屬，與 Inconel 一起使用。

310、310S級

它是一種用于高溫的不銹鋼高合金奧氏體鋼。除了在高溫下具有高強度外，高含量的鉻和鎳使鋼具有出色的抗氧化性。這種類型非常具有延展性并且具有出色的可焊性，使其能夠廣泛用于許多應用。

316級

第二個最常見的類（304之后）；用于外科和食品不銹鋼用途；添加鉬合金可防止特定的腐蝕形式。它也被公認為海洋級不銹鋼，因為與 304 級相比，它具有更高的耐氯化物腐蝕性。316 通常用于建造核后處理廠。

316L級

缺碳型 316，通常用于不銹鋼船舶應用和手表，以及專門用于制造沸水反應堆的反應堆壓力容器，因為它具有高耐腐蝕性。根據 ISO 3506，也稱為A4。

316Ti級

316 級的變體，包含鈦以耐熱。它用于彈性煙囪襯里。

321級

與 304 類似，但由于添加了鈦，因此比焊縫腐爛危險性小。參見 347，添加鈮以在焊接時脫敏。

400系列

400 系列不銹鋼含有 11% 的鉻和 1% 的錳，高于 300 系列。400 系列在某些條件下會生銹和腐蝕。熱處理會使 400 鏈條變硬。400系列不銹鋼的碳含量高，使其具有馬氏體晶體結構。這提供了高強度和高耐腐蝕性。馬氏體不銹鋼不像奧氏體不銹鋼那樣耐腐蝕。

405級

來自焊接應用的鐵

408級

耐熱；耐腐蝕性弱；8% 鎳，11% 鉻。

409級

最便宜的類型；用于汽車尾氣。來自鐵（僅鉻/鐵）。

410級

馬氏體（高強度鉻/鐵）。耐磨，但耐腐蝕性較低。

416級

由于額外的硫，易于制造

420級

銀器型馬氏體；類似于 Brearley 的原始不銹鋼。優秀的拋光能力。

430級

裝飾，例如用于汽車裝飾；鐵素體。良好的成型性，但耐腐蝕性和耐溫性低。

439級

鐵級，更高類型的版本 409，用于催化變壓器排氣區域。增加鉻以提高高溫抗氧化性/抗腐蝕性。

440級

440 級是更高等級的刀具鋼，含有額外的碳，在適當熱處理時可提供更好的邊緣保持性。它幾乎可以硬化到 Rockwell 的 58，將其設計為最硬化的不銹鋼之一。由于其韌性和相對較低的價格，大多數僅展示和復制的刀或劍由 440 不銹鋼制成。有四種類型可供選擇：

440A 級 – 含碳量較低，因此最耐污。440B 級——比 440A 多一點碳。440C 級 - 比 440 型變體含有最大量的碳。比 440A 變體更強大和最受歡迎的刀具制造類型，不包括潛水或其他海水應用。這種替代方案也比其他 440 選項更容易獲得。440F 型——變量自動運行。它的碳含量與 440C 類型相同。

446級

用于高溫服務

500系列-耐熱鉻合金

500系列由耐熱鉻合金制成，不是很常用，也不是很大。

600 系列 - 最初為專有合金創建（不再提供 SAE 等級編號）

600 系列不銹鋼合金通常用于需要耐高溫和耐腐蝕的應用，該系列合金具有優異的機械特性，可提供良好的可加工性和高強度的理想組合。

600 的另一個優點是其較高的鎳含量在退火情況下提供較少的腐蝕應力開裂。

601 至 604：低合金馬氏體鋼。610 至 613：馬氏體硬化二級鋼。614 至 619：鉻馬氏體鋼。630 至 635：硬化半奧氏體和馬氏體沉淀的不銹鋼。650 至 653：熱/冷加工強化奧氏體鋼。

660 至 665：奧氏體高溫合金；除合金 661 外的所有類型均通過第二階段沉淀硬化。

900 系列 - 奧氏體鉻鉬合金

904 型 – 與 316 相似，但鉬和鉻含量有所提高，以提高耐腐蝕性

第三章 不銹鋼的特性

不銹鋼機械性能

所需的機械特性通常在不銹鋼的采購標準中給出。與產品和材料形式相關的不同規格也提供了最少的自動功能。

滿足這些模型機械特性表明該物質已按照適當的質量體系適當制造。然后，工程師可以放心地利用滿足安全工作壓力和負載的設施的重要性。

為平軋產品定義的機械特性通常是屈服應力（或屈服強度）、拉伸強度、布氏和伸長率或洛氏硬度。管材、棒材、管道和配件的特性需求通常說明屈服應力和抗拉強度。

不銹鋼的屈服強度

與低碳鋼不同，退火奧氏體不銹鋼的屈服強度是抗拉強度的不足比例。低碳鋼屈服強度通常是抗拉強度的 65-70%。在奧氏體不銹鋼系列中，這個數字往往只有 40-45%。

冷加工迅速并顯著提高了屈服強度。某些形式的不銹鋼，如彈簧回火線，可以通過冷處理將屈服強度提高到抗拉強度的 80-95%。

不銹鋼的延展性

高加工硬化率和高延展性\伸長率的復合使不銹鋼非常容易制造。有了這種特性的復合，不銹鋼在深沖等工藝中會發生嚴重變形。

延展性通常計算為拉伸試驗期間斷裂前的拉伸百分比。退火奧氏體不銹鋼具有極高的延伸率。通常的數字是 60-70%。

不銹鋼的硬度

硬度是物質表面的抗滲透性。硬度測試儀評估硬壓頭可以壓入材料表面的深度。使用布氏、維氏和維氏機。每一個都有不同形狀的壓頭和施加熟悉的力的技術。因此，不同尺度之間的轉換只是近似的。

沉淀和馬氏體硬化類型可以通過熱處理來硬化。其他類型可以通過冷加工硬化。

不銹鋼的抗拉強度

一般來說，拉伸強度是定義線材、棒材和產品所需的唯一機械特性。對于完全不同的應用，可以在不同的拉伸強度下使用類似的物質類型。線材和棒材產品所提供的抗拉強度與制造后的最后使用直接相關。

彈簧線在制造后設法具有最高的抗拉強度。嚴酷的強度是通過冷加工成卷起的彈簧來提供的。如果沒有這種強大的強度，金屬絲就不能像彈簧一樣正常工作。

在編織或成型過程中不要求使用這些嚴重的拉伸強度。用作緊固件原材料的棒材或線材，例如螺釘和螺栓，應該足夠光滑，可以形成螺紋或頭部，但仍然足夠堅固，以便在使用中充分發揮作用。

不同系列的不銹鋼具有不同的屈服強度和抗拉強度。退火材料的這些常規強度在表中定義。

高溫強度

不銹鋼在高溫下的性能比其他碳鋼要好一些。由于其在高溫（500°C 以上）下的高強度保持元素，它表現出更強的耐火性。在超過 300°C 時，它具有比碳鋼更高的剛度保持元件。

耐低溫

一些不銹鋼類型非常擅長處理更廣泛的溫度范圍。奧氏體鋼提高了抗拉強度，并在低于零的溫度下表現出非凡的韌性。這擴展了它們的使用范圍，為現代應用程序開辟了新的途徑。

另一方面，低溫比沉淀、馬氏體和鐵素體硬化水平更好，因為它們的韌性隨溫度下降而下降。

更高的加工硬化率

該特性是指金屬在冷加工過程中提高強度的能力。不銹鋼可以進行冷加工和退火，以將其強度調整到所需的水平。

這意味著通過改變其強度，可以在許多不同的應用中使用相同的類型。例如，通過冷加工和退火，可以將相同級別用作可彎曲或彈簧線。

導電性和磁性

不銹鋼像所有金屬一樣導電。但是，這種導電性與所有鋼的情況一樣低得多。

在衛生標準較高的企業，或者電氣設備可能會受到潮濕或腐蝕性環境的影響，不銹鋼外殼被用于保護。

奧氏體不銹鋼是無磁性的；因此，冷加工可以產生某些類型的磁特性。所有其他類型的當前磁性。

不銹鋼化學性質

這種材料的獨特之處在于化學特性，這里是不銹鋼的化學特性。

高抗氧化性

不銹鋼的這一顯著特點是其在工業中的許多獨特應用的原因。嚴重的抗氧化性是因為不銹鋼中的鉻。在某些類型中，鉻的比例可以提高到 26%。

其他金屬可能會用防腐和涂層涂料進行保護，但一旦腐蝕消失，腐蝕就會開始。對于不銹鋼，由于表面損傷而去除氧化鉻的自然覆蓋層后，會在可見表面上形成一層新涂層，以防止腐蝕變質。

生物惰性

不銹鋼不具有生物活性，使其成為外傷螺釘、鋼板和手術器械等醫療工具的最佳選擇。這一特性也使其成為廚房用具和餐具產品的完美金屬。

耐酸、堿和有機材料

不銹鋼可耐受大量配方。它耐有機化合物、酸和堿。不同類型的耐酸能力不同。某些類型可以抵抗高度集中的酸，而其他類型可能只能抵抗最低濃度的酸。

在有機化合物和堿性化合物中發現了類似的非反應性。這使得不銹鋼成為處理、儲存和其他化學過程的理想材料。

不銹鋼還可以輕松抵抗鹽分、水分、硫磺、氯化物和二氧化碳。與大多數其他金屬相比，這有助于它在許多惡劣的環境中存活更長時間。

其他特性（除物理和化學特性外）

基本特征不僅限于化學和機械。下面列出了其他一些在許多應用中實用的方法。

可回收性

如前所述，可以回收不銹鋼用于制造新產品。這通過減少廢物形成以及對原材料的需求減少來減輕我們鋼鐵需求對大氣的壓力。

其不可生物降解的特性也阻止了它污染資源。它不會滲入和分解成水或土壤水庫。

易于使用

不銹鋼具有高度的可加工性和可加工性，允許設計師生產復雜的產品和形狀。不銹鋼折彎、CNC加工服務、激光切割等都可以在沒有任何特殊設備的情況下進行。

可清潔性

使用清潔液、清潔劑或肥皂等無毒家居用品可以輕松清潔不銹鋼產品。這有助于使它們在較長時間內保持新的狀態，從而延長使用壽命。

這最終會減少浪費，并使最初相當昂貴的購買從長遠來看是值得的。

美學的感染力

不銹鋼產品的高光澤使其成為可見表面的完美選擇。它具有從亮色到啞光的多種飾面。它可以被雕刻、拉絲、著色和壓花以達到效果。

第四章 不銹鋼：組成元素和作用

成分：不銹鋼中的主要元素及其作用

不銹鋼由符合特定牌號和成分的不同合金成分組成。以下部分概述了合金化的產生及其存在的原因，以及一個總結每種合金化元素的表格。

碳

鐵和碳結合在一起形成鋼。這個過程提高了鐵的硬度和強度。熱處理不足以硬化和強化純鐵。盡管如此，添加碳時仍可實現廣泛的硬度和強度。

高碳物質在奧氏體和鐵素體不銹鋼中是不可取的，特別是用于焊接目的，因為存在碳化物沉淀的風險。

錳

在鋼中添加錳可增強熱加工特性并提高淬透性、韌性和強度。

與鎳相同，錳是奧氏體形成成分，在奧氏體不銹鋼 AISI200 系列中常用作為鎳的替代品，例如 AISI 202 作為 AISI 304 的替代品。

鉻

鉻與鋼結合以增強其抗氧化性。當包含更多的鉻時，電阻進一步增強。

不銹鋼含有不少于 10.5% 的鉻（通常為 11% 或 12%），與鉻含量適中較低的鋼相比，它具有很高的耐腐蝕性能。

耐腐蝕性是在不銹鋼表面形成一層自我修復的、鈍化的氧化鉻層。

鎳

大量的鎳（幾乎超過 8%）包含在高鉻不銹鋼中，以構成足夠數量的耐熱和耐腐蝕鋼。

這些包含以 18-8 (304/1.4301) 為特征的奧氏體不銹鋼。鎳產生奧氏體的傾向導致優異的韌性和高強度或高低溫沖擊強度。鎳還顯著增強了抗氧化和抗腐蝕能力。

鉬

當與鎳鉻奧氏體鋼混合時，鉬可提高耐點蝕和耐縫隙腐蝕的能力，尤其是在含氯化物和硫的環境中。

氮

與鎳相同，氮是奧氏體形成成分，提高不銹鋼的奧氏體常數。當氮與不銹鋼混合時，屈服強度顯著提高，并增加了抗點蝕的能力。

銅

銅通常作為不銹鋼中的殘留成分存在。這種成分被添加到不同的合金中以產生沉淀硬化特征或增強耐腐蝕性，主要是在海水和硫酸條件下。

鈦

鈦通常用于穩定碳化物，尤其是在材料應焊接時。鈦與碳混合形成的碳化鈦有些穩定，不能順利地在鋼中熔化，這可能會減少晶間腐蝕現象。

當添加大約 0.25 / 0.60% 的鈦時，它會將碳與鈦合并，這與鉻相反，防止了耐腐蝕鉻作為晶間碳化物的束縛，從而防止了晶界處耐腐蝕性的相關損失。

在過去的幾年里，由于鋼鐵制造商提供含碳物質不足的不銹鋼的能力，鈦的數量有所減少。這種鋼可以很容易地焊接而無需穩定。

磷

磷通常與硫一起添加以提高可加工性。雖然奧氏體不銹鋼中的磷會提高強度，但會損害耐腐蝕性。它擴大了材料在焊接過程中斷裂的傾向。

硫

少量添加硫可以提高機械加工性，但就像磷一樣，它對后續的可焊性和耐腐蝕性有不利影響。

硒

硒以前被用作增加可加工性的添加劑。

鈮/哥倫比亞

碳穩定是通過向鋼中添加鈮來實現的，其作用與鈦相同。此外，鈮可強化鋼和合金以提高溫度服務。

硅

硅通常用作鋼熔化過程中的脫氧（殺死）元素。大多數鋼中都使用了少量的硅。

鈷

當暴露于強核反應堆的輻射時，鈷會變成高放射性。因此，所有指定用于核服務的不銹鋼都有特定的鈷含量限制，通常最多為 0.2%。

這個問題很重要，因為用于制造奧氏體不銹鋼的鎳中會出現一些剩余的鈷量。

鈣

添加少量鈣以提高可加工性，而不會對硫、硒和磷引起的其他特性產生不利影響。

匯總表

下表解釋了合金成分對不銹鋼特性的影響。

關鍵：√ = 有益；X = 有害

第五章 不銹鋼：特點和優勢

不銹鋼特性

不銹鋼具有許多理想的特性，這些特性極大地有助于其在許多工業領域的零部件制造中的廣泛應用。最重要的是，因為它含有鉻，所以耐腐蝕。10.5% 的最低含量使鋼的耐腐蝕性能大約是不含鉻的鋼的 200 倍?？蛻舻钠渌硐胩匦允瞧涓吣陀眯院蛷姸取⒛偷蜏睾湍透邷?、易于制造和增強的可成型性、持久耐用、低維護、美觀、可回收和環保。不銹鋼一旦投入使用，就不需要進行涂層、處理或涂漆；有不銹鋼的特點。

耐腐蝕高抗拉強度非常耐用耐高溫易于成型和制造低維護（持久）漂亮的外觀環保（可回收）

使用不銹鋼的 12 大好處

在許多應用中使用不銹鋼有很多好處；有些與耐腐蝕性有關。其他與強度、易于制造等有關。以下是使用不銹鋼的好處。

優異的抗氧化性

讓我們從不銹鋼最明顯的優點開始：它耐腐蝕\防銹。鉻是為不銹鋼提供耐腐蝕特性的合金元素。

低合金類型在純凈水和大氣水環境中抗腐蝕；可以避免在大多數酸中腐蝕的高合金類型是不銹鋼、含氯環境和堿性溶液，使其特性適用于加工廠。

無論您打算在室外還是室內使用，不銹鋼的耐腐蝕特性肯定會被證明是有用的。濕氣以濕氣的形式在我們周圍無處不在；這種濕度會導致不同種類的金屬生銹和失去光澤，但不銹鋼不會。

防火耐熱

特殊的高鎳和鉻合金類型可避免結垢并在高溫下保持高耐久性。不銹鋼廣泛用于熱鍋爐、主流管線、交換器、給水加熱器、閥門、過熱器以及航空航天和飛機應用。

衛生

不銹鋼的另一個優點是它的清洗柔軟性。有許多清潔項目，特別是不銹鋼，使清潔變得容易。由于其天然的耐腐蝕性，您不必擔心留下的濕度的有害影響。只需獲取您最喜歡的產品并擦拭表面以清潔并恢復其光澤。

不銹鋼結果的輕松清潔能力使其成為嚴格衛生條件下的首選，例如廚房、醫院和食品加工廠。

美觀

不銹鋼的光亮表面提供了一個有吸引力和現代的外觀。

力量對體重的好處

奧氏體類型的加工硬化特性導致僅通過冷加工就可以大大強化物質，并且雙相鋼的強度很高，與傳統類型相比，可以減少材料厚度，從而節省大量成本。

易于制造

新的煉鋼方法意味著不銹鋼可以像傳統鋼材一樣快速彎曲、切割、焊接、加工、成型、制造和組裝。

抗沖擊性

300 系列的奧氏體微圖案在低于冰點的溫度下提供高強度，使這些鋼特別適合低溫應用。

長期價值

在考慮總成本時，最好評估生產和材料成本以及生命周期費用。當考慮整個生命周期的費用時，不銹鋼通常是最便宜的材料選擇——具有較長預期壽命的免防腐產品的成本節約優勢。

100% 可回收

超過 50% 的新鮮不銹鋼來自舊的重新設計的不銹鋼垃圾，因此完成了整個生命周期。

多種飾面

不銹鋼有不同的飾面，為您的項目提供更廣泛的適應性。一旦鋼材成型為所需的形狀、厚度和尺寸，就可以實施銑削精加工，使其更具視覺吸引力。一些不同的磨光處理包括 No. 0、No. 1、No.2D、No. 2B、No. 2BA、No. 3、No. 4、No. 5、No. 6、No. 7、No. 8 、第 9 號和第 10 號。

自愈

不，這不是打字錯誤。不銹鋼可以自愈。這種金屬內部存在的鉻能夠在表面形成一層小氧化鉻輥。如果不銹鋼受到傷害并暴露在氧氣中，氧化鉻層將開始修復它。這當然并不意味著重大損害會奇跡般地消失。盡管如此，由于氧化鉻膜，很少的表面擦傷可能會愈合。

耐用性

不銹鋼是堅固的。即使是薄不銹鋼也不會在高重量下翹曲，使其成為市場上最可持續的金屬。它可以抵抗重量、寒冷和炎熱的溫度以及極端天氣。

第六章 不銹鋼是怎樣煉成的？

不銹鋼等級的正確工藝將在下一階段有所不同。鋼材的成型、加工和加工方式在決定其形狀和性能方面起著至關重要的作用。

在制造可交付的鋼鐵產品之前，您必須首先制造熔化的合金。

因此，大多數鋼類型共享已知的引發步驟。

第 1 步：熔化

不銹鋼制造始于在電弧爐 (EAF) 中熔煉廢金屬和添加物。使用高功率電極，電弧爐在幾個小時內加熱金屬以形成熔融的液體混合物。

不銹鋼是 100% 可回收的；許多不銹鋼訂單含有高達 60% 的再生鋼。這不僅有助于控制成本，還可以減少對環境的影響。

確切的溫度將根據正在建造的鋼的類型而變化。

第 2 步：去除碳含量

碳有助于提高鐵的硬度和強度。然而，過多的碳會導致問題——例如焊接時碳化物沉淀。

不銹鋼水成型前，應適當校準和降低含碳量。

鑄造廠控制碳含量的方法有兩種。

第一種是通過氬氧脫碳 (AOD)。將氬氣混合物注入鋼水中減少了碳含量，同時其他基本元素的損失最少。

第二種使用的方法是真空氧合（VOD）。這樣，鋼水被輸送到另一個大廳，在熱量有效的情況下向鋼中注入氧氣。然后真空會清除腔室中排出的氣體，這進一步降低了碳含量。

這兩種方法都提供了對碳含量的精確控制，以確保不銹鋼最終產品的適當混合和優良性能。

第 3 步：調整

在碳還原之后，化學和溫度的最終平衡和均一發生。這確保金屬滿足預期的等級要求，并且鋼的成分在整個批次中是一致的。

測試和評估樣品。然后進行調整，直到組合滿足所需的標準。

第 4 步：成型或鑄造

隨著鋼水的形成，鍛造廠現在必須創建用于冷卻和運行鋼的原始形式。確切的尺寸和形狀取決于最終產品。

常見的形式包括：

棒綻放大板方坯管

然后用 ID 標記表單，以通過必須遵循的不同流程來跟蹤批次。

從這里開始，階段將根據預期學位和最終產品或工作而有所不同。面板變成片材、條材和板材。鋼坯和布盧姆成為線材和棒材。

根據所需的等級或形狀，鋼材可能會多次經歷這些階段中的某些階段，以達到所需的外觀或性能。

以下階段是最常用的。

熱軋

該步驟在比鋼的再結晶溫度更高的溫度下進行。該級別有助于調整鋼材的粗略物理尺寸。過程中精確的溫度控制使鋼材足夠光滑，可以在不改變結構的情況下工作。

該過程使用恒定的路徑來緩慢地調整鋼材的尺寸。在大多數情況下，這將包括加班通過多個研磨機以獲得所需的厚度。

冷軋

通常在需要精度時使用，冷軋存在于鋼的再結晶溫度以下。多個背襯輥用于成型鋼。這個過程創造了更均勻和有吸引力的表面處理。

盡管如此，它也會使鋼結構變形，通常需要熱處理使鋼再結晶到其初始微觀結構。

退火

軋制后，大多數鋼都經過退火程序。這包括冷卻循環和受控加熱。這些循環軟化鋼并減輕內部應力。

確切的時間和溫度將取決于影響最終產品的鋼材類型、冷卻和加熱速率。

除銹或酸洗

由于鋼是通過不同的步驟制成的，它經常堆積在表面。

這種堆積不僅沒有吸引力。它還可以影響鋼的耐污染性、可焊性和耐用性。清除這種水垢對于產生氧化屏障至關重要，該氧化屏障為不銹鋼提供抗污性和特征腐蝕。

通過在無氧環境中控制冷卻和加熱或使用酸浴（被認為是酸洗），酸洗或除垢可以消除這種水垢。

根據最終產品的不同，金屬可能會返回擠壓或滾壓以進行進一步處理。在此之后進行恒定的退火階段，直到獲得所需的性能。

切割

一旦鋼材準備好并可以使用，就會根據訂單的要求切割這批鋼材。

最廣為人知的方法是機械方法，例如用圓刀、斷頭臺刀、沖模或高速刀片進行切割。

然而，對于復雜的形狀，也可以使用等離子噴射切割或火焰切割。

最佳選擇取決于所需的鋼材等級和所提供產品的所需形狀。

精加工

不銹鋼有多種飾面，從平面到鏡面。精加工是生產過程中涉及的最后步驟之一。通常的技術包括酸或噴砂、噴砂、砂帶研磨、砂帶拋光和砂帶拋光。

在此階段，鋼材以最終形式收集并準備運送給客戶。鋼卷、滾輪和鋼卷是為其他生產過程儲存和運輸大量不銹鋼的標準方法。然而，最終的形狀將取決于所需的鋼材類型和其他特定于需求的因素。

第七章 不銹鋼：常見應用

不銹鋼的應用

不銹鋼產品以其可愛的特性幾乎涵蓋了各行各業，包括家具、廚房用品、電器、設備、電子產品、建筑零件、醫療零件、航空零件、汽車零件、自行車、運動器材等。讓我們來看看一些。

牽引彈簧快速公交巴士、汽車、貨柜和飛機軟管夾裝瓶機械輸送機靜止管珠寶膨脹金屬零件低溫組件和容器烘干機攪拌碗造紙設備爐子零件煉油設備熱交換器染色設備紡織工業噴氣發動機零件換熱器乳制品行業緊固件管材、管材焊接儲罐，用于有機化學品排放和燃燒器控制組件燃燒室串燒爐拱支架銀行金庫窯襯玻璃模具排煙管道魚鉤煤溜槽刀具儀表零件

幾乎每天都能看到各種各樣的不銹鋼制品，不銹鋼無所不在。

第八章 如何選擇不銹鋼？

如何選擇不銹鋼？

最常見的問題是如何知道我必須選擇哪個年級。這里是

回答。答案取決于許多問題

盡管不銹鋼被廣泛應用于不同的行業，但由于其強度、衛生和高耐腐蝕性有 150 多個等級，因此在選擇時選擇合適的類型變得很復雜。

由于不銹鋼是一種出色的金屬，可以提供多種合金，因此選擇正確的類型可以大大確保您的工作順利完成。在選擇不銹鋼牌號時，您可以考慮許多因素。

所需的耐腐蝕性的數量和類型

一般選擇不銹鋼是因為它具有耐腐蝕的特性。但是您需要考慮所需的耐腐蝕性的類型和數量。不同的品種具有不同的耐磨性。

例如，奧氏體不銹鋼由于鉻含量高，可以為您提供最大的耐腐蝕性。因此，當耐磨性至關重要時，您可以選擇 304 等級。304級和316級具有可比性，但由于316級含有鉬作為其化學式的一部分，因此其耐腐蝕性更強。

如果您正在尋找更經濟的等級，您可以選擇馬氏體和鐵素體不銹鋼。但是，由于鎳較少，有時鉻較少，因此其耐腐蝕性較低。

為抵抗奧氏體不銹鋼的應力腐蝕開裂，可選擇雙面不銹鋼。

考慮您的操作環境

在投資不銹鋼牌號之前，您必須考慮您的工作氛圍?？紤]您將應用最終產品的環境。雖然在辦公室或家中使用不銹鋼制造門框是可以接受的，但普通不銹鋼無法承受過高的溫度、低 pH、縫隙腐蝕和高應力。

選擇奧氏體 T3XX 系列的不銹鋼，例如 316 和 304 合金

它可以在很寬的溫度范圍內保持其韌性、耐腐蝕性和強度特性。316 型可以抵抗化學和海洋加工應用中的氯離子。

指出您不能焊接所有等級的不銹鋼類型。受應力腐蝕開裂和熱開裂的不銹鋼不能用于焊接。例如，馬氏體不銹鋼的碳含量很高，因此很難進行任何類型的更改。因此，這種類型的不銹鋼焊接很糟糕。

您可以選擇 304 或 304L 等等級，因為它們的碳含量低于其他不銹鋼等級。一般來說，奧氏體不銹鋼類型最適合成型和焊接，盡管可能存在應力開裂。

建議使用少量鐵氧體以防止材料開裂。這就是雙相鋼具有出色的成形性和可焊性特性的確切原因。只要選擇正確的牌號，如 407 和 430 級，也可以焊接鐵素體不銹鋼。但請記住，由于 HAZ（熱影響區）的硬度，許多等級的鐵素體鋼的焊接性能較低。它可能會在不正確的溫度范圍內破裂。

重視機械質量

韌性、強度和延展性是需要重視的三個最關鍵的機械質量。不銹鋼附有 10-30% 的鉻作為合金成分。正是這種成分使其抗腐蝕。

在奧氏體鋼種中，鎳的存在提高了不同性能的不銹鋼鋼種中最高的延展性和韌性。最耐腐蝕的不銹鋼是富含鉬、鉻和鎳的不銹鋼。

此外，在選擇不銹鋼牌號時，請確保不要將鎳只關注合金含量。材料的處理方式也會影響其機械響應。

作為冷卻過程的一部分，鋼在不同溫度下保持的時間和冷卻的整體速度將影響其整體質量。熱處理確實可以提高碳鋼的硬度。盡管如此，奧氏體不銹鋼仍通過冷加工硬化，包括在低于再結晶溫度的溫度下進行軋制、彎曲、拉拔或模鍛。

請注意，當冷加工提高硬度時，會降低其他特性，例如抗沖擊性和伸長率。

考慮磁響應

您會發現具有不同物理特性的各種不銹鋼系列。不銹鋼的磁性是由合金中添加的成分決定的。

初級不銹鋼表現出鐵素體結構，由于添加了鉻而具有磁性。通過添加碳，您可以將其硬化，從而使其成為馬氏體。

相比之下，最普遍的不銹鋼是奧氏體不銹鋼，因為它們的鉻含量較高。您還會遇到鎳，它會改變鋼的物理結構，使其無磁性。

奧氏體度具有相對磁導率或較少的磁相互作用。富含鎳的不銹鋼等級，例如 310 或 316 等級，在任何條件下都是非磁性的。

因此，您可以在需要非磁性金屬的應用中使用它。如果您正在研究具有高磁響應的不銹鋼牌號，請選擇馬氏體和鐵素體不銹鋼牌號（400 系列）。它被歸類為鐵磁性并具有高磁導率。此外，在尋找磁性等級的不銹鋼時，請記住像 2205 和 2101 這樣的雙度數。

過濾 由于有許多不銹鋼牌號可供選擇，您必須根據顯示不同性能的應用來決定您需要哪種不銹鋼類型。選擇合適的不銹鋼等級將幫助您順利完成項目，同時還能節省資金。

概括

不銹鋼除了具有鋼的常規特性外，還具有耐熱和耐腐蝕性能。它提供了鋼材的所有優點以及它自己的一些優點。不易腐蝕，使用壽命更長，更耐惡劣環境。

但它具有抗污性并不完全正確。首先，耐磨性取決于類型。然而，異常的環境條件，如循環不良、高鹽度和低氧可能會不可逆轉地染色。

這些數據僅供參考，不應被視為替代從中得出的完整規格。特別是，對機械性能的要求隨產品、回火和產品尺寸的不同而有很大差異。該信息基于我們目前的知識并真誠提供。

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