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关于不锈钢,不锈钢介绍与常识

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关于不锈钢,不锈钢介绍与常识

发布日期:2017-10-20 作者: 点击:

不锈钢(Stainless Steel)是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学介质腐蚀(酸、碱、盐等化学浸蚀)的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同,普通不锈钢一般不耐化学介质腐蚀,而耐酸钢则一般均具有不锈性。


历史起源


毕业于英国谢菲尔德大学的冶金科学家亨利·布雷尔利(Harry Brearley)于20世纪初期发明了不锈钢。不锈钢的发明和使用,要追溯到一次世界大战时期。英国科学家布享利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,研究武器的改进工作。那时,士兵用的步枪枪膛极易磨损,布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。布雷尔利发明的不锈钢于1916年取得英国权并开始大量生产,至此,从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球,亨利·布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。


主要分类


不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体(双相)不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。 


1、铁素体不锈钢:含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。


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2、奥氏体不锈钢:含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的Wc<0.08%,钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050~1150℃,然后水冷,以获得单相奥氏体组织。


3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢:兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。


4、马氏体不锈钢:强度高,但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。


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5、沉淀硬化不锈钢:基体为奥氏体或马氏体组织,沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化的不锈钢


化学成分


不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低,因此,大多数不锈钢的含碳量均较低,不超过1.2%,有些钢的Wc(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达到一定值时,钢才有耐蚀性。因此,不锈钢一般Cr(铬)含量至少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si等元素。


发展过程


我国不锈钢产业发展进步较晚,建国以来到改革开放前,我国不锈钢的需求主要是以工业和国防使用为主。改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高,拉动了不锈钢的需求。进入上世纪90年代后,我国不锈钢产业进入快速发展期,不锈钢需求的增速远高于全球水平。1990年以来,全球不锈钢表观消费量以年均6%的速度增长,而90年代的10年间,我国不锈钢表观消费量是世界年均增长率的2.9倍。进入21世纪,我国不锈钢产业高速增长。


根据《2013-2017年中国不锈钢行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》数据统计,2000年-2006年,我国不锈钢消费量年平均增长率在21.17%以上。其中,2001年,我国不锈钢表观消费量达到205万吨,超过美国成为世界不锈钢消费大国。2008年,中国不锈钢表观消费量达到624.00万吨,同比下降5.17%。


2011年11月份,我国不锈钢产量增长了11.1%至1250万吨。生产不锈钢制品233.68万吨,同比增长65.25%。其中广东省是我国不锈钢制品的主要生产基地,其产量达183.7万吨,同比增长41.76%,占全国总产量的78.61%。


不锈钢是当今世界上应用最广泛、性能价格比钢材表面处理方法。


随着西部大开发战略的实施,西电东送、西气东输、南水北调、三峡工程、农网及城市电网二网改造等项目的深入展开,我国热镀锌行业已进入新一轮的高速发展阶段。


我国不锈钢行业原材料中的铬镍在国外是供大于求,而在我国是供不应求的状况;不锈钢则是产能过剩,供大于求,盈利空间波动频繁。随着不锈钢行业竞争的不断加剧,大型不锈钢生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内不锈钢生产企业愈来愈重视对行业市场的研究,特别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此,一大批国内不锈钢品牌迅速崛起,逐渐成为不锈钢行业中!


市场前景


我国目前已经是不锈钢大国,但还不是强国,在走向世界不锈钢强国的过程中,也将会逐步到海外设立(并购)不锈钢生产基地,这一方面可以规避贸易保护主义带来的出口风险,另一方面更有利于及时了解当地市场需求,增强在当地市场的竞争力。


从第十八届三中全会、2014中央经济工作会议内容来看,稳增长、调结构与促改革,是2014年中国宏观调控的三大着力点。前瞻产业研究院发布的《中国不锈钢行业发展前景预测与转型升级分析报告》预计2014年中国经济将企稳回升,全年GDP增速有望接近7%。宏观经济的稳定增长为不锈钢需求奠定了坚实的基础。具体来看,2014年新型城镇化的推进、保障房和棚户区改造项目以及环保产业都将成为拉动不锈钢需求的亮点。


在出口方面,国际市场需求的持续增长将继续推动我国不锈钢出口需求的增加。根据麦格理预计,2014年中国不锈钢净出口将增至200万吨,到2014年,大约一半以上的RKEF镍生铁工厂将形成与不锈钢的一体化工厂。不锈钢出口的增长将拉动国内供给的增加,预计2014年不锈钢产量将增长12.5%,至2160万吨。


2014年,宏观调控产能过剩行业将进一步加大力度。中央经济工作会议提出,化解国内产能过剩、调整产业结构是2014年重要工作任务。2013年10月初,国务院印发了《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》,分别提出了钢铁、水泥、电解铝、平板玻璃、船舶等行业分业施策意见,并确定了当前化解产能严重过剩矛盾的主要任务。由此,2014年不锈钢行业将更注重产能调整,对新上项目的管控将更加严格。


主要成分


常用牌号


不锈钢无缝管

主要化学元素的成分 UNS牌号 EN 牌号 AISI牌号 ACI 牌号 C Cr Mo Ni 组织结构 S17400 1.4542 17-4PH CB-7CU-1 0.07max 15.0~17.5 - 3.0~5.0 PH S41000 1.4406 410 CA-15 0.15max 11.5~13.5 - - Mart S43000 1.4016 430 - 0.12max 16.0~18.0 - - Mart S30400 1.4301 304 CF-8 0.08max 18.0~20.0 - 8.0~10.5 Aus S30403 1.4306 304L CF-3 0.03max 18.0~20.0 - 8.0~12.0 Aus S31600 1.4401 316 CF-8M 0.08max 16.0~18.0 2.0~3.0 10.0~14.0 Aus S31603 1.4404 316L CF-3M 0.03max 16.0~18.0 2.0~3.0 10.0~14.0 Aus S31703 1.4438 317L CG-3M 0.03max 18.0~20.0 3.0~4.0 11.0~15.0 Aus N08904 1.4539 904L CN-3M 0.02max 19.0~23.0 4.0~5.0 23.0~28.0 Aus S31803 1.4462 2205 CD3MN 0.03max 21.0~23.0 2.5~3.5 4.5~6.5 Dup S32205 1.4462 2205N CD3MN 0.03max 22.0~23.0 3.0~3.5 4.5~6.5 Dup


备注:以上常用牌号不锈钢无缝管的化学成分为主要化学元素成分,并不是指全部化学元素成分。


主要作用


不锈钢不易产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。不锈钢还是建筑用金属材料中强度材料之一。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性,所以它能使结构部件保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身,易于部件的加工制造,可满足建筑师和结构设计人员的需要。


牌号分组


沉淀硬化型不锈钢。具有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。


按成分可分为Cr系(400系列)、Cr-Ni系(300系列)、Cr-Mn-Ni(200系列)、耐热铬合金钢(500系列)及析出硬化系(600系列)。


200系列:铬-锰-镍 奥氏体不锈钢


300系列:铬-镍 奥氏体不锈钢


301:延展性好,用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。


302:耐腐蚀性同304,由于含碳相对要高因而强度更好。


303:通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。


304:目前常用型号,即18/8不锈钢。GB牌号为06Cr19Ni10。


309:较之304有更好的耐温性。


316:继304之后,第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业、制药行业和外科手术器材,添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。


321:除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外,其他性能类似304。


347:添加安定化元素铌,适于焊接 航空器具零件及化学设备。


400


系列:铁素体和马氏体不锈钢。


408:耐热性好,弱抗腐蚀性,11%的Cr,8%的Ni。


409:最廉价的型号(英美),通常用作汽车排气管,属铁素体不锈钢(铬钢)。


410:马氏体(高强度铬钢),耐磨性好,抗腐蚀性较差。


416:添加了硫改善了材料的加工性能。


420:“刃具级”马氏体钢,类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具,可以做的非常光亮。


430:铁素体不锈钢,装饰用,例如用于汽车饰品。良好的成型性,但耐温性和抗腐蚀性要差。


440:高强度刃具钢,含碳稍高,经过适当的热处理後可以获得较高屈服强度,硬度可以达到58HRC,属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有 三种:440A、440B、440C,另外还有440F(易加工型)。


500系列:耐热铬合金钢。


600系列:马氏体沉淀硬化不锈钢。


630:最常用的沉淀硬化不锈钢型号,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。


生锈原因


不锈钢材料出现生锈现象,可能有以下几个原因:


折叠使用环境中存在氯离子


氯离子广泛存在,比如食盐/汗迹/海水/海风/土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中,腐蚀很快,甚至超过普通的低碳钢。所以对不锈钢的使用环境有要求,而且需要经常擦拭,除去灰尘,保持清洁干燥。(这样就可以给他定个“使用不当”。) 美国有一个例子:某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液,该容器已使用近百余年,上个世纪九十年代计划更换,因橡木材料不够现代,采用不锈钢更换后16天容器因腐蚀泄漏。


折叠没有经过固溶处理


合金元素没有溶入基体,致使基体组织合金含量低,抗蚀性能差。


折叠天生的晶间腐蚀


这种不含钛和铌的材料有晶间腐蚀的倾向。加入钛和铌,再配以稳定处理,可以减少晶间腐蚀。在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢,不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好,不必经过镀色等表面处理,而发挥不锈钢所固有的表面性能,使用于多方面的钢铁的一种,通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢,18-8铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析,因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜,这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性,钢必须含有12%以上的铬。用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少,而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀(焊接侵蚀)。


典型用途


大多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的[1]类型时,主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。然而,其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如,工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中,物主的建造成本可能比审美更为重要,表面不很干净也可以。在干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。但是,在乡村和城市要想在户外保持其外观,就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区,表面会非常脏,甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果,就需采用含镍不锈钢。所以,304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途,但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中,采用316不锈钢。




现在,人们已充分认识到了在结构应用中使用不锈钢的优越性。有几种设计准则中包括了304和316不锈钢。因为"双相"不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体,所以,欧洲准则中也包括了这种钢。产品形状,实际上,不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的,而且还有许多特殊形状。最常用的产品是用薄板和带钢制成的,也用中厚板生产特殊产品,例如,生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品,包括型材、棒材、线材和铸件。十、表面状态 正如后面将谈到的,为了满足建筑师们美学的要求,已开发出了多种不同的商用表面加工。例如,表面可以是高反射的或者无光泽的;可以是光面的、抛光的或压花的;可以是着色的、彩色的、电镀的或者在不锈钢表面蚀刻有图案,也可进行拉丝等,以满足设计人员对外观的各种要求。保持表面状态是容易的。只需偶尔进行冲洗就能去除灰尘。由于耐腐蚀性良好,也可以容易地去除表面的涂写污染或类似的其它表面污染。 二门面装饰功能,不锈钢可广泛应用于门面店铺装修,大幅面的不锈钢甚至可以丝印个性化的图案,而丝印所采取的新工艺,在装饰行业上称之为uv,这是近年来流行的一种工艺,精度远高于丝印的效果,无需制版,直接把想要的图案印花在不锈钢上。




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