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、機械、船舶等行業制造耐蝕零件、容器和設備。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、醫療器械、船舶設備等，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

大家知道固態金屬及合金都是晶體，即在其內部原子是按一定規律排列的，排列的方式一般有三種即：體心立方晶格結構、面心立方晶格結構和密排六方晶格結構。金屬是由多晶體組成的，它的多晶體結構是在金屬結晶過程中形成的。組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結構：910℃以下為具有體心立方晶格結構的α－鐵，910℃以上為具有面心立方晶格結構的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構，這樣的物質稱為固溶體。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2%。奧氏體是鐵碳合金的高溫相。

鋼在高溫時所形成的奧氏體，過冷到727℃以下時變成不穩定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下，這時奧氏體中的碳原子已無擴散的可能，奧氏體將直接轉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。實驗證明，只有含鉻量超過12%時鋼的耐蝕性能才會大大提高，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，當鉻含量高而碳含量很少時，鉻會使鐵碳平衡，圖上的Υ相區縮小，甚至消失，這種不銹鋼為鐵素體組織結構，加熱時不發生相變，稱為鐵素體型不銹鋼。

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

鎳可以擴展Υ相區，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構，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表示熱軋后進行熱處理、酸洗或類似的處理；NO．2表示冷軋后進行熱處理、酸洗或相應處理；NO．2B表示冷軋后進行熱處理、酸洗或類似的處理，zui后經冷軋獲得適當光潔度。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，表面要求冷軋后進行熱處理，酸洗或類似的處理，zui后經冷軋獲得適當光潔度。
   

五、不銹鋼在各領域的應用
1．1960年——1999年約40年間，西方國家的不銹鋼產量從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、運輸、建筑、土木各領域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產品主要有全自動洗衣機的滾筒。從節能和再循環等環保的觀點看，不銹鋼的需求有望進一步擴大。
 在運輸領域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統，用于排氣系統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大的應用領域。
在建筑領域，zui近的需求急劇增長，如：新加坡地鐵車站的防護裝置，使用了約5000噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后，用于建筑業的不銹鋼增長了約4倍，主要用作屋頂、大樓內外裝飾和結構材。80年代，在日本沿海地區使用304型無涂漆材作為屋頂材料，從防銹考慮，逐步轉變為使用涂漆不銹鋼。進入90年代，開發了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體系不銹鋼，被用作屋頂材料，同時為了美觀性，開發了各種表面精加工技術。
在土木領域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區，為防止高速公路和橋梁的凍結需撒鹽，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，今后不銹鋼在該領域的市場將有所作為。
 2．今后擴大不銹鋼應用的關鍵是環保、長壽命和IT的普及。關于環保方面，首先從大氣環保的觀點看，用于抑制二惡英發生的高溫垃圾焚燒裝置、LNG發電裝置和使用煤的發電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴大。還有估計在21世紀初將投入實際應用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質環保的觀點看，在給水、排水處理裝置中，具有優異耐蝕性的不銹鋼也將擴大需求。

關于長壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設施中，不銹鋼的應用在增加，預計這種潮流將遍及*。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近以壽命達到100年為目標的建筑物開始出現，這樣具有優異耐久性的材料需求將增長。從地球環保的觀點看，長壽命在減少土木、建筑廢材的同時，有必要從引入新概念的設計階段探討如何降低維修成本。

關于IT的普及，在IT的發展和普及過程中，功能材料在設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：在手機和微機部件中，靈活應用了不銹鋼的高強度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應用擴大。還有在半導體和各種基板的制造設備中，具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發揮了重要作用。

不銹鋼具有多種其它金屬沒有的優異性能，是一種具有優異耐久性和再循環性的材料，今后對應時代的變化，不銹鋼將廣泛應用于各種領域。