不鏽鋼知識

目錄第一章不鏽鋼發展簡史 1

第二章不鏽鋼的概念 3

第三章不鏽鋼的分類及特點 5

3.1 不鏽鋼的分類： 5

3.2 各類不鏽鋼簡介： 7

第四章不鏽鋼成分中合金元素的作用 8

第五章不鏽鋼的一般物理性質 9

5.1、熱傳導 9

5.2、線膨脹 9

5.3、不鏽鋼的電阻 10

5.4、不鏽鋼的磁性 10

5.5、應變硬化指數（n） 11

5.6、冷加工誘變馬氏體轉變點md(30/50) 11

5.7、晶粒度（n） 11

第六章不鏽鋼材料的基本效能 12

6.1、屈服強度（力學符號rp0.2，英文縮寫ys） 12

6.2、抗拉強度（力學符號rm，英文縮寫ts） 13

6.3、屈強比（rp0.2/rm） 13

6.4、延伸率（力學符號a，英文縮寫el） 13

6.5、不鏽鋼的沖壓效能 14

第七章不鏽鋼的腐蝕 16

7.1、均勻腐蝕 16

7.2、區域性腐蝕 17

7.3、鏽蝕 18

第八章表面加工等級分類 18

第九章不鏽鋼的焊接 19

9.1、不鏽鋼的焊接特性： 19

9.2、不鏽鋼焊接的防範措施： 20

第十章不鏽鋼的生產工藝 20

10.1、冶煉工藝： 20

10.2、熱軋工藝： 22

10.3、冷軋工藝： 22

10.4、熱處理工藝： 22

第十一章常見的不鏽鋼標準 23

11.1、中國國家（gb/t）標準： 23

11.2、常用國外標準（國際通用標準）： 23

11.3、其它： 23

第十二章不鏽鋼的選擇 24

12.1、耐蝕性角度進行選材： 24

12.2、不同環境對各類不鏽鋼選材評價： 25

第十三章不鏽鋼常見缺陷 26

13.1、重皮 26

13.2、夾雜 26

13.3、邊浪 27

13.4、裂邊 28

13.5、擦、劃傷 28

13.6、孔洞 29

13.7、塔形 29

13.8、碰傷 30

20世紀初，冶金學家基於對鉻在鋼中作用的深入認識，發明了不鏽鋼，結束了鋼必然生鏽的時代。從不鏽鋼的發明到工業應用大約經歷了十年．1904-2023年法國人guillet首先對fe-cr-ni合金的冶金和力學效能進行了開創性的基礎研究；1907-2023年，法國人portevin和英國人gissen發現了fe-cr和fe-cr-ni合金的耐蝕性並完成了guillet的研究工作；1908—2023年德國人monnartz 揭示了鋼的耐蝕性原理並提出了鈍化的概念，如臨界鉻含量，碳的作用和鉬的影響等。隨後，在歐洲和美國，鋼的不鏽性的實用價值被確認，工業不鏽鋼牌號相繼問世。

1912～2023年，brearley發明了含12-13%cr的馬氏體不鏽鋼並獲得專利；1911-2023年，美國人dant-sizen發明了含14-16%cr，0.07%～0.15%c的鐵素體不鏽鋼；德國人maurer和strauss發明含1.

0％c，15-20%cr，<20%ni的奧氏體不鏽鋼，此後，在此基礎上發展了著名的18-8型不鏽鋼(0.1%c-18％cr-8％ni)。在實際應用中，高碳奧氏體不鏽鋼出現了嚴重的晶間腐蝕問題，在bain提出了關於晶間腐蝕貧鉻理論之後，於30年代初期，在18-8型不鏽鋼的基礎上發展了含鈦、鈮的穩定化型奧氏體不鏽鋼，即aisl321和aisl347。

在此時期還發明了鐵素體-奧氏體雙相不鏽鋼，並提出了超低碳(c≤0.03%)不鏽鋼的概念，限於當時的冶金裝備和工藝水平未能在工業中應用。早在2023年美國人folog獲得了沉澱硬化不鏽鋼專利，40～50年代，馬氏體，半奧氏體沉澱硬化不鏽鋼用於軍事和民用工業。

這類鋼以美國鋼公司(u．s．steel)成功地生產stainless w為起點。另外，為了節省鎳資源又開發了以錳代鎳的cr-ni-mn-n系不鏽鋼，即美國的aisl200系鋼種。第二次世界大戰後，隨著化肥工業和核燃料工業的發展，極大地刺激了不鏽鋼的研究和開發，同時由於氧氣煉鋼的出現，2023年超低碳型別不鏽鋼開始商品化。

50年代中期，開發了耐蝕性優良的高效能不鏽鋼。60年代後期，馬氏體時效不鏽鋼、trip(transformation induced plasticity)不鏽鋼、c+n≤150ppm的高純鐵素體不鏽鋼相繼出現。近20年來，由於各種區域性腐蝕破壞事故的不斷出現，加以化學加工工業不斷採用新型催化劑和新工藝，在原有不鏽鋼的基礎上，發展了耐應力腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕、耐腐蝕疲勞等專用不鏽鋼，如雙相不鏽鋼、高鉬不鏽鋼、高矽不鏽鋼等。

為適應深衝成型和冷墩成型的需要還開發了易成型的專用不鏽鋼品種。至今為止，已經形成了完整的不鏽鋼鋼種系列。自20世紀60年代末期以來，生產各種不鏽鋼的精煉裝置和連鑄裝置陸續投產，在全世界範圍內，已完成了用鈦穩定化奧氏體不鏽鋼向低碳、超低碳奧氏體不鏽鋼過渡，將不鏽鋼生產水平推向乙個嶄新的歷史階段。

我國不鏽鋼生產起步較晚，工業化生產開始於2023年。用電弧爐大量生產不鏽鋼繫在2023年以後，早期先生產cr13型馬氏體不鏽鋼，掌握生產技術後，大量生產18-8型cr-ni奧氏體鋼，例如1cr18ni9ti，則始於2023年。隨後，為適應國內化學工業發展的需要，又開始生產含mo2%-3%的1cr18ni12mo2ti和1cr18ni12mo3ti等。

為了節約貴重元素鎳，自2023年起開始仿製以mn、n代ni的1cr17mn6ni5n和1cr18mn8ni5n,2023年向aisi 204鋼中加入mo2%-3%，研製了1cr18mn10ni5mo3n(204+mo),用於全迴圈法尿素生產裝置以代替1cr18ni12mo2ti。50年代末到60年代初，開始工業試製1cr17ti、1cr17mo2ti和1cr25mo3ti等無鎳鐵素體不鏽鋼，並開始研究耐發煙硝酸腐蝕的高矽不鏽鋼1cr17ni14si4alti（相當於蘇聯牌號эи654），此鋼種實際上是一種α+γ雙相不鏽鋼。60年代開始，由於國內化工、航天、航空、原子能等工業發展的需要以及採用電爐氧氣煉鋼技術，一大批新鋼種，如17-4ph，17-7ph，ph15-7mo等沉澱硬化不鏽鋼，含c≤0.

03%的超低碳不鏽鋼00cr18ni10、00cr18ni14mo2、00cr18ni14mo3以及無ni的cr-mn-n不鏽鋼1cr18mn14mo2n(a4)相繼研製成功並投入了生產。70年代起，為解決化工、原子能工業中所出現的18-8型cr-ni鋼的氯化物應力腐蝕問題，一些α+γcr-ni雙相不鏽鋼相繼研製完成並正式生產和應用，主要鋼號有1cr21ni5ti、00cr26ni6ti、00cr26ni7mo2ti、00cr18ni5mo3si2(3re60)和00cr18ni6mo3si2nb等。00cr18ni6mo3si2nb是為了解決瑞典牌號3re60焊後易出現單相鐵素體組織，導致耐蝕性和韌性下降而發展的含n、nb的α+γ雙相不鏽鋼。

到80年代，為解決氯化物的點蝕、縫隙腐蝕等區域性腐蝕破壞又研製和仿製了含n的第二代α+γ雙相不鏽鋼，如00cr22ni5mo2n、00cr25ni6mo3n和00cr25ni7mo3wcun等，不僅使我國的雙相不鏽鋼形成了系列，而且還深入研究了它們的組織和效能以及n在雙相不鏽鋼中的作用機制。70年代以來，我國不鏽鋼材料研究工作的其它重要進展有：研製了高強度和超高強度的馬氏體時效不鏽鋼並投入工業試製與應用；採用真空感應爐、真空電子束爐和真空自耗爐冶煉並批量生產了c+n≤150-250ppm的高純鐵素體不鏽鋼00cr18mo2、00cr26mo1和00cr30mo2；含mo量≥4.

5%的高mo和高mo含n的cr-ni奧氏體不鏽鋼，例如研製成功00cr20ni25mo4.5cu、00cr18ni18mo5（n）、00cr25ni25mo5n等並在化工、石化和海洋開發等領域中獲得了應用；在解決濃硝酸腐蝕和固溶態晶間腐蝕方面，研製了00cr25ni20nb和幾種超低碳高矽不鏽鋼，80年代以來，超低碳並對鋼中磷含量和α相量嚴加控制的尿素級不鏽鋼00cr18ni14mo2和00cr25ni22mo2n兩種牌號研製完成，它們的板、管、棒材、鍛件以及焊接材料均在大中型尿素工業中得到了應用，取得了滿意的結果；由於一些特殊鋼廠陸續建成冶煉不鏽鋼的爐外精煉裝置，例如aod（氬氧精煉爐）、vod（真空氧精煉爐）等並已投產，我國不鏽鋼的冶煉技術上了乙個新台階。它不僅使低碳、超低碳不鏽鋼的生產變得輕而易舉，而且使不鏽鋼的內在質量提高，成本降低。

由於含ti的18-8型cr-ni奧氏體鋼存在一系列缺點，美、日等工業先進國家早在60年代便已經實現了由含ti不鏽鋼到普遍採用低碳、超低碳不鏽鋼的過渡，而我國是在1985—2023年間才大力進行低碳、超低碳不鏽鋼的開發、生產與應用，取得了一些可喜的進展，例如2023年底我國低碳、超低碳18-8型不鏽鋼產量已佔我國不鏽鋼產量的10%左右。但與不鏽鋼生產、應用的先進國家相比（例如日、美等國含ti的18-8型cr-ni鋼僅佔不鏽鋼產量的1.5%左右），還存在著很大的差距。

80年代，我國還開展了控氮（n 0.05%—0.10%）和氮合金化（n>0.

10%）cr-ni奧氏體不鏽鋼的研製工作。試驗表明，氮在cr-ni奧氏體不鏽鋼和雙相不鏽鋼中是一種無價且非常有益的合金元素。對氮的強化作用，降低鋼的晶間腐蝕敏感性，改善鋼的耐蝕性，特別是改善鋼的耐點蝕等方面的機理，正在進行深入的研究工作。

幾種控氮和氮合金化的cr-ni奧氏體不鏽鋼已結合工程需要投入了批量生產和應用。

不鏽鋼是不鏽鋼和耐酸鋼的簡稱。在冶金學和材料科學領域中，依據鋼的主要效能特徵，將含鉻量大於10.5%，且以耐蝕性和不鏽性為主要使用效能的一系列鐵基合金稱作不鏽鋼。

通常對在大氣、水蒸汽和淡水等腐蝕性較弱的介質中不鏽和耐腐蝕的鋼種稱為不鏽鋼；對在酸、鹼、鹽等腐蝕性強烈的環境中具有耐蝕性的鋼種稱為耐酸鋼。兩個鋼類因成分上的差異而導致了它們具有不同的耐蝕性，前者合金化程度低，一般不耐酸；後者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不鏽性。

不鏽鋼的定義：含鉻量為10.5%以上的鐵基合金稱為不鏽鋼。

不鏽鋼最基本的特性：是它在大氣條件下的耐鏽性和在各種液體介質中有耐蝕性。

這一特性與鋼中的鉻含量有直接關係，隨著鉻含量的提高而增強。當鉻含量達到10.5%以上時鋼的這一特徵發生突變，從易生鏽到不鏽，從不耐蝕到耐腐蝕，見圖2-1和圖2-2。

而且含鉻量從10.5%以後隨著鉻含量的不斷提高，其耐鏽性和耐蝕性也不斷得到改善。一般不鏽鋼的最高鉻含量為26%，更高的鉻含量已沒有必要。

圖2-1不鏽鋼在大氣環境下的耐鏽性

圖2-2鋼中鉻含量對耐蝕性的影響

圖2-3不同cr含量的鋼在稀硝酸（32%）中的耐蝕性：

a-15℃，b-80℃，c-沸騰

不鏽鋼的涵義

不鏽鋼是不鏽鋼和耐酸鋼的總稱。不鏽鋼是指耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕介質的鋼，而耐酸鋼則是指耐酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼。

不鏽鋼與耐酸鋼在合金化程度上有較大差異。不鏽鋼雖然具有不鏽性，但並不一定耐酸；而耐酸鋼一般則均具有不鏽性。

不鏽鋼鋼種很多，效能又各異，常見的分類方法有：

① 按鋼的組織結構分類，如馬氏體不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼、奧氏體不鏽鋼和雙相不鏽鋼等。

② 按鋼中的主要化學成分或鋼中一些特徵元素來分類，如鉻不鏽鋼、鉻鎳不鏽鋼、鉻鎳鉬不鏽鋼以及超低碳不鏽鋼、高鉬不鏽鋼、高純不鏽鋼等。

③ 按鋼的效能特點和用途來分類，如耐硝酸（硝酸級）不鏽鋼、耐硫酸不鏽鋼、耐點蝕不鏽鋼、耐應力腐蝕不鏽鋼、高強度不鏽鋼等。

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