不鏽鋼第二篇

不鏽鋼知識大全

PVD鍍膜 2017-10-17

對於PVD塗層耐蝕性來講，基材對耐蝕性影響非常重要，不同的基材，同樣的PVD塗層做耐蝕性測試效果差異巨大，看以下不鏽鋼材料知識，就會發現不鏽鋼種類繁多，針對不同條件耐蝕性也不一樣，最終導致塗層表面的耐蝕性也不一樣。



不鏽鋼定義

在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼，不鏽鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕效能好，不必經過鍍色等表面處理，而發揮不鏽鋼所固有的表面性能，使用於多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不鏽鋼。代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析，因為不鏽鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜，這個膜隔離開與鋼內侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了保持不鏽鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必須含有12%以上的鉻。

不鏽鋼種類

不鏽鋼可以按用途、化學成分及金相組織來大體分類。

以奧氏體系類的鋼由18%鉻-8%鎳為基本組成，各元素的加入量變化的不同，而開發各種用途的鋼種。

以化學成分分類：

1。 CR系列：鐵素體系列、馬氏體系列

2。 CR-NI系列：奧氏體系列，異常系列，析出硬化系列。

以金相組織的分類：

1。 奧氏體不鏽鋼

2。 鐵素體不鏽鋼

3。 馬氏體不鏽鋼

4。 雙相不鏽鋼

5。沉澱硬化不鏽鋼

不鏽鋼的標識方法

1。鋼的編號和表示方法

1。用國際化學元素符號和本國的符號來表示化學成份，用阿拉伯字母來表示成份含量：如：中國、俄國12CrNi3A

2。用固定位數數字來表示鋼類系列或數字；如：美國、日本、300系、400系、200系；

3。用拉丁字母和順序組成序號，只表示用途。

2。我國的編號規則

1。採用元素符號

2。用途、漢語拼音，

平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 鎮靜鋼：B、甲類鋼：A、T8：特8、

GCr15：滾珠

合結鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi60SiMn、（用萬分之幾表示C含量）

不鏽鋼、合金工具鋼（用千分之幾表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0。1%C），不鏽 C≤0。08% 如0Cr18Ni9，超低碳C≤0。03% 如0Cr17Ni13Mo

3。國際不鏽鋼標示方法

美國鋼鐵學會是用三位數字來標示各種標準級的可鍛不鏽鋼的。其中：

1。奧氏體型不鏽鋼用200和300系列的數字標示，

2。鐵素體和馬氏體型不鏽鋼用400系列的數字表示。例如，某些較普通的奧氏體不鏽鋼是以201、 304、 316以及310為標記，

3。鐵素體不鏽鋼是以430和446為標記，馬氏體不鏽鋼 是以410、420以及440C為標記，雙相（奧氏體－鐵素體），

4。不鏽鋼、沉澱硬化不鏽鋼以及含鐵量低於50%的高合金通常是採用專利名稱或商標命名。

4。標準的分類和分級

4-1分級：

①國家標準GB

②行業標準YB

③地方標準

④企業標準Q/CB

4-2 分類：

①產品標準

②包裝標準

③方法標準

④基礎標準

4-3 標準水平（分三級）：

Y級：國際先進水平

I級：國際一般水平

H級：國內先進水平

4-4國標

GB1220-84 不鏽棒材（I級）

GB4241-84 不鏽焊接盤園（H級）

GB4356-84 不鏽焊接盤園（I級）

GB1270-80 不鏽管材（I級）

GB12771-91 不鏽焊管（Y級）

GB3280-84 不鏽冷板（I級）

GB4237-84 不鏽熱板（I級）

GB4239-91 不鏽冷帶（I級）



不鏽鋼專業名詞

通俗地說，不鏽鋼就是不容易生鏽的鋼，實際上一部分不鏽鋼，既有不鏽性，又有耐酸性（耐蝕性）。不鏽鋼的不鏽性和耐蝕性是由於其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不鏽性和耐蝕性是相對的。試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發生突變，即從易生鏽到不易生鏽，從不耐蝕到耐腐蝕。不鏽鋼的分類方法很多。按室溫下的組織結構分類，有馬氏體型、奧氏體型、鐵素體和雙相不鏽鋼；按主要化學成分分類，基本上可分為鉻不鏽鋼和鉻鎳不鏽鋼兩大系統；按用途分則有耐硝酸不鏽鋼、耐硫酸不鏽鋼、耐海水不鏽鋼等等，按耐蝕型別分可分為耐點蝕不鏽鋼、耐應力腐蝕不鏽鋼、耐晶間腐蝕不鏽鋼等；按功能特點分類又可分為無磁不鏽鋼、易切削不鏽鋼、低溫不鏽鋼、高強度不鏽鋼等等。由於不鏽鋼材具有優異的耐蝕性、成型性、相容性以及在很寬溫度範圍內的強韌性等系列特點，所以在重工業、輕工業、生活用品行業以及建築裝飾等行業中獲取得廣泛的應用。

奧氏體不鏽鋼：在常溫下具有奧氏體組織的不鏽鋼。鋼中含Cr約18%、Ni 8%~10%、C約0。1%時，具有穩定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不鏽鋼包括著名的18Cr-8Ni鋼和在此基礎上增加Cr、Ni含量並加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素髮展起來的高Cr-Ni系列鋼。奧氏體不鏽鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能透過相變使之強化，僅能透過冷加工進行強化。如加入S，Ca，Se，Te等元素，則具有良好的易切削性。此類鋼除耐氧化性酸介質腐蝕外，如果含有Mo、Cu等元素還能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蝕。此類鋼中的含碳量若低於0。03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕效能。高矽的奧氏體不鏽鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由於奧氏體不鏽鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業中獲得了廣泛的應用。

鐵素體不鏽鋼：在使用狀態下以鐵素體組織為主的不鏽鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結構。這類鋼一般不含鎳，有時還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類鋼具導熱係數大，膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕優良等特點，多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊後塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的應用。爐外精煉技術（AOD或VOD）的應用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應用。

奧氏體——鐵素體雙相不鏽鋼：是奧氏體和鐵素體組織各約佔一半的不鏽鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不鏽鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕效能和焊接效能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不鏽鋼的475℃脆性以及導熱係數高，具有超塑性等特點。與奧氏體不鏽鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應力腐蝕有明顯提高。雙相不鏽鋼具有優良的耐孔蝕效能，也是一種節鎳不鏽鋼。

馬氏體不鏽鋼：透過熱處理可以調整其力學效能的不鏽鋼，通俗地說，是一類可硬化的不鏽鋼。典型牌號為Cr13型，如2Cr13 ，3Cr13 ，4Cr13等。粹火後硬度較高，不同回火溫度具有不同強韌性組合，主要用於蒸汽輪機葉片、餐具、外科手術器械。根據化學成分的差異，馬氏體不鏽鋼可分為馬氏體鉻鋼和馬氏體鉻鎳鋼兩類。根據組織和強化機理的不同，還可分為馬氏體不鏽鋼、馬氏體和半奧氏體（或半馬氏體）沉澱硬化不鏽鋼以及馬氏體時效不鏽鋼等。

不鏽鋼的物理化學機械特性

不鏽鋼的物理效能主要用以下幾方面來表示：

1。熱膨脹係數：因溫度變化而引起物質量度元素的變化。膨脹係數是膨脹－溫度曲線的斜率，瞬時膨脹係數是特定溫度下的斜率，兩個指定的溫度之間的平均斜率是平均熱膨脹係數。膨脹係數可以用體積或者是長度表示，通常是用長度表示。

2。密度：物質的密度是該物質單位體積的質量，單位是kg/m3或1b/in3。

3。彈性模量：當施加力於單位長度稜住的兩端能引起物體在長度上的單位變化時，單位面積上所需的力稱為彈性模量。單位為1b/in3或N/m3。

4。電阻率：在單位長度立方體材料的兩對面之間測量的電阻，單位用Ω？m，μΩ？cm或（已廢的）Ω/（circular mil。ft）來表示。

5。磁導率：無量綱係數，表示物質易被磁化的程度，是磁感應強度與磁場強度之比。

6。熔化溫度範圍：確定合金開始凝固和凝固完了的溫度。

7。比熱： 單位質量的物質溫度改變1度所需要的熱量。在英制和CGs制中二者比熱的數值相同，因為熱量的單位（Biu或cal）取決於單位質量的水升高1度聽需的熱量。國際單位制中比熱的數值與英制或CGS制是不同的，因為能量的單位（J）是按不同的定義定的。比熱的單位是Btu（1b？0F）及J/（kg ？k）。

8。熱導率：物質導熱的速率的量度。在單位截面積物質上建立單位長度上的1度的溫度梯度時，那麼熱導率定義為單位時間傳導的熱量，熱導率的單位為 Btu/（h？ft？0F）或w/（m ？K）。

9。熱擴散率：是確定物質內部溫度前遷速率的一種效能，是熱導率對比熱和密度乘積的比值，熱擴散率單位以Btu/（h？ft？0F）或w/（m？k）表示。



不鏽鋼的效能與組織

目前已知的化學元素有100多種，在工業中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種。對於人們在與腐蝕現象作長期鬥爭的實踐而形成的不鏽鋼這一特殊鋼系列來說，最常用的元素有十幾種，除了組成鋼的基本元素鐵以外，對不鏽鋼的效能與組織影響最大的元素是：碳、鉻、鎳、錳、矽、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中除碳、矽、氮以外，都是化學元素週期表中位於過渡族的元素。

實際上工業上應用的不鏽鋼都是同時存在幾種以至十幾種元素的，當幾種元素共存於不鏽鋼這一個統一體中時，它們的影響要比單獨存在時複雜得多，因為在這種情況下不僅要考慮各元素自身的作用，而且要注意它們互相之間的影響，因此不鏽鋼的組織決定於各種元素影響的總和。

1。各種元素對不鏽鋼的效能和組織的影響和作用

1-1。鉻在不鏽鋼中的決定作用：決定不鏽鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不鏽鋼都含有一定數量的鉻。迄今為止，還沒有不含鉻的不鏽鋼。鉻之所以成為決定不鏽鋼效能的主要元素，根本的原因是向鋼中新增鉻作為合金元素以後，促使其內部的矛盾運動向有利於抵抗腐蝕破壞的方面發展。這種變化可以從以下方面得到說明：

1。鉻使鐵基固溶體的電極電位提高

2。鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化

鈍化是由於陽極反應被阻止而引起金屬與合金耐腐蝕效能被提高的現象。構成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。

1-2。 碳在不鏽鋼中的兩重性

碳是工業用鋼的主要元素之一，鋼的效能與組織在很大程度上決定於碳在鋼中的含量及其分佈的形式，在不鏽鋼中碳的影響尤為顯著。碳在不鏽鋼中對組織的影響主要表現在兩方面，一方面碳是穩定奧氏體的元素，並且作用的程度很大（約為鎳的30倍），另一方面由於碳和鉻的親和力很大，與鉻形成—系列複雜的碳化物。所以，從強度與耐腐燭效能兩方面來看，碳在不鏽鋼中的作用是互相矛盾的。

認識了這一影響的規律，我們就可以從不同的使用要求出發，選擇不同含碳量的不鏽鋼。

例如工業中應用最廣泛的，也是最起碼的不鏽鋼——0Crl3~4Cr13這五個鋼號的標準含鉻量規定為12~14％，就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進去以後才決定的，目的即在於使碳與鉻結合成碳化鉻以後，固溶體中的含鉻量不致低於11。7％這一最低限度的含鉻量。

就這五個鋼號來說由於含碳量不同，強度與耐腐蝕效能也是有區別的，0Cr13~2Crl3鋼的耐腐蝕性較好但強度低於3Crl3和4Cr13鋼，多用於製造結構零件，後兩個鋼號由於含碳較高而可獲得高的強度多用於製造彈簧、刀具等要求高強度及耐磨的零件。又如為了克服18－8鉻鎳不鏽鋼的晶間腐蝕，可以將鋼的含碳量降至0。03％以下，或者加入比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻，再如當高硬度與耐磨性成為主要要求時，我們可以在增加鋼的含碳量的同時適當地提高含鉻量，做到既滿足硬度與耐磨性的要求，又兼顧—定的耐腐蝕功能，工業上用作軸承、量具與刃具有不鏽鋼9Cr18和9Cr17MoVCo鋼，含碳量雖高達0。85~0。95％，由於它們的含鉻量也相應地提高了，所以仍保證了耐腐蝕的