發(fā)布時間2022-08-06,由cyanbat發(fā)布 | 關(guān)鍵詞:不銹鋼

什么是不銹鋼?

不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的簡稱。耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)或?yàn)椴讳P鋼的鋼稱為不銹鋼;而那些耐化學(xué)腐蝕介質(zhì)(酸、堿、鹽等)的鋼種稱為耐酸鋼。

由于兩者的化學(xué)成分不同,它們的耐腐蝕性也不同。普通不銹鋼一般不耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕,而耐酸鋼一般不耐腐蝕。“不銹鋼”一詞不僅指單一種類的不銹鋼,還泛指一百多種工業(yè)用不銹鋼。開發(fā)的每種不銹鋼在其特定的應(yīng)用領(lǐng)域都有良好的性能。成功的關(guān)鍵是先了解用途,然后確定正確的鋼種。與建筑施工應(yīng)用相關(guān)的鋼種通常只有六個。它們都含有 17-22% 的鉻,更好的鋼種也含有鎳。添加鉬可以進(jìn)一步改善大氣腐蝕,

一般來說,不銹鋼的硬度高于鋁合金,不銹鋼的成本也高于鋁合金。
 

不銹鋼的歷史淵源

不銹鋼的發(fā)明和使用可以追溯到第一次世界大戰(zhàn)。英國科學(xué)家亨利·布雷爾利受英國政府軍械庫委托研究武器的改進(jìn)。當(dāng)時士兵使用的步槍槍管非常容易磨損,布萊爾利想發(fā)明一種不易磨損的合金鋼。

布萊爾利發(fā)明的不銹鋼于1916年獲得英國專利并開始批量生產(chǎn)。迄今為止,在垃圾場意外發(fā)現(xiàn)的不銹鋼已經(jīng)風(fēng)靡全球,亨利·布萊爾利也被稱為“不銹鋼之父”。第一次世界大戰(zhàn)期間,戰(zhàn)場上的英國槍支總是因?yàn)闃尮苣p無法使用而被運(yùn)回后方。軍工生產(chǎn)部責(zé)令布萊爾利研制高強(qiáng)度耐磨合金鋼,專門研究解決槍管的磨損問題。布萊爾利和他的助手們收集了國內(nèi)外生產(chǎn)的各種不同性能的鋼種和合金鋼,在各種性能的機(jī)器上進(jìn)行了性能實(shí)驗(yàn),然后選擇了更適合的鋼種來制造槍支。有一天,他們用一種含有大量鉻的國產(chǎn)合金鋼進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過耐磨實(shí)驗(yàn),他們發(fā)現(xiàn)這種合金不耐磨,說明它不能造槍。于是他們把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發(fā)亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發(fā)現(xiàn)的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗(yàn)一下,看看它有什么特殊效果!” “好的!” 布雷爾利看著耀眼的鋼鐵,開心的說道。于是他們把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發(fā)亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發(fā)現(xiàn)的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗(yàn)一下,看看它有什么特殊效果!” “好的!” 布雷爾利看著耀眼的鋼鐵,開心的說道。于是他們把實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發(fā)亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發(fā)現(xiàn)的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗(yàn)一下,看看它有什么特殊效果!” “好的!” 布雷爾利看著耀眼的鋼鐵,開心的說道。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,它是一塊不怕酸、堿、鹽的不銹鋼。這種不銹鋼是1912年一位德國毛拉發(fā)明的,然而,毛拉并不知道這種不銹鋼有什么用途。

布萊爾里心想:“這種不耐磨但耐腐蝕的鋼不能用來制造槍支。可以用來做餐具嗎?” 他只是這樣做了,做了不銹鋼水果刀、叉子、勺子和水果盤。還有折刀等。
 

不銹鋼的主要種類

不銹鋼按組織狀態(tài)常分為馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體(雙相)不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。此外,按成分可分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼。還有壓力容器專用不銹鋼《GB24511_2009_壓力設(shè)備用不銹鋼板及鋼帶》。
 

鐵素體不銹鋼

含鉻15%~30%。其耐腐蝕性、韌性和可焊性隨鉻含量的增加而增加,其抗氯化物應(yīng)力腐蝕的能力優(yōu)于其他類型的不銹鋼。在這一類中,有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25、Cr25Mo3Ti、Cr28等。由于含鉻量高,鐵素體不銹鋼具有良好的耐蝕性和抗氧化性,但其力學(xué)性能和工藝性能較差。多用于應(yīng)力較小的耐酸結(jié)構(gòu)和抗氧化鋼。這類鋼能抵抗大氣、硝酸和鹽溶液的腐蝕,具有良好的高溫抗氧化性和低熱膨脹系數(shù)的特點(diǎn)。用于硝酸和食品廠設(shè)備,
 

奧氏體不銹鋼

鉻含量在18%以上,還含有8%左右的鎳和少量的鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好,耐各種介質(zhì)腐蝕。常用的奧氏體不銹鋼牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的Wc小于0.08%,鋼號標(biāo)注為“0”。這類鋼含有大量的鎳和鉻,使鋼在室溫下為奧氏體。這種鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐腐蝕性和無磁性或弱磁性。在氧化性和還原性介質(zhì)中具有良好的耐腐蝕性。用于制造耐酸設(shè)備,如耐腐蝕容器和設(shè)備。襯里、輸送管道、耐硝酸設(shè)備零件等,也可作為不銹鋼鐘表配件的主要材料。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理,即將鋼加熱到1050~1150℃,然后水冷或空冷,獲得單相奧氏體組織。
 

奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

它具有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn),并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各占不銹鋼的一半左右。在碳含量低的情況下,鉻(Cr)的含量在18%~28%之間,鎳(Ni)的含量在3%~10%之間。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti、N等合金元素。這類鋼具有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)。與鐵素體相比,具有更高的塑性和韌性,無室溫脆性,抗晶間腐蝕性能和焊接性能顯著提高,同時仍保持鐵元素不銹鋼的475℃脆性、高導(dǎo)熱性和超塑性。與奧氏體不銹鋼相比,強(qiáng)度高,抗晶間腐蝕和氯化物應(yīng)力腐蝕能力顯著提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐點(diǎn)蝕性,也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
 

沉淀硬化不銹鋼

基體為奧氏體或馬氏體,沉淀硬化不銹鋼常用牌號為04Cr13Ni8Mo2Al等。可以通過沉淀硬化(也稱為時效硬化)來硬化(強(qiáng)化)的不銹鋼。
 

馬氏體不銹鋼

強(qiáng)度高,但塑性和焊接性較差。馬氏體不銹鋼常用牌號有1Cr13、3Cr13等,由于含碳量較高,具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差。它用于更高的機(jī)械性能和耐腐蝕性。需要一些通用零件,如彈簧、汽輪機(jī)葉片、液壓閥等。這種鋼是在調(diào)質(zhì)后使用的。鍛壓后需要退火。
 

壓力設(shè)備用不銹鋼板和鋼帶

壓力容器用特種不銹鋼對其分類和代號、尺寸、形狀及允許偏差、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志和產(chǎn)品質(zhì)量證明等都有明確要求。常用牌號有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2。數(shù)字代碼有:S30408、S31603等。主要用于食品機(jī)械、制藥機(jī)械等衛(wèi)生設(shè)備。
 

不銹鋼的主要特點(diǎn)

 

可焊性

不同的產(chǎn)品用途對焊接性能有不同的要求。一類餐具一般不需要焊接性能,甚至包括一些鍋具公司。但大多數(shù)產(chǎn)品對原材料的焊接性能要求較高,如二類餐具、保溫杯、鋼管、熱水器、飲水機(jī)等。


耐腐蝕性能

大部分不銹鋼制品都要求有良好的耐腐蝕性能,如一、二類餐具、廚具、熱水器、飲水機(jī)等。國外一些商家也對產(chǎn)品進(jìn)行耐腐蝕性試驗(yàn):用NACL水溶液加熱至沸騰,然后在一段時間后倒入。取出溶液,洗凈晾干,稱重失重以確定腐蝕程度(注意:產(chǎn)品拋光時,砂布或砂紙中含有Fe成分,測試時會在表面產(chǎn)生銹斑)


拋光性能

當(dāng)今社會,不銹鋼制品在生產(chǎn)過程中一般都要經(jīng)過拋光處理,只有熱水器、飲水機(jī)內(nèi)膽等少數(shù)產(chǎn)品不需要拋光。因此,這就要求原料具有良好的拋光性能。影響拋光性能的主要因素如下:

  • ①原材料的表面缺陷。如劃痕、麻點(diǎn)、酸洗等。
  • ②原材料的材質(zhì)問題。硬度太低,拋光時不易打磨(BQ不好),硬度太低,深拉時表面容易出現(xiàn)橘皮,影響B(tài)Q。硬度高的BQ比較好。
  • ③拉深后,變形極大的區(qū)域表面會出現(xiàn)小黑點(diǎn)和RIDGING,影響B(tài)Q性能。


耐熱性

耐熱性是指不銹鋼在高溫下保持其優(yōu)良的物理機(jī)械性能的能力。

碳的影響:碳是在奧氏體不銹鋼中強(qiáng)烈形成和穩(wěn)定奧氏體并擴(kuò)大奧氏體區(qū)域的元素。碳形成奧氏體的能力大約是鎳的30倍。碳是一種間隙元素,可以通過固溶強(qiáng)化顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度。碳還可以提高奧氏體不銹鋼在高濃度氯化物(如42% MgCl2沸騰溶液)中的抗應(yīng)力腐蝕能力。

然而,在奧氏體不銹鋼中,碳通常被視為有害元素。這主要是由于不銹鋼在一定的耐腐蝕性能條件下(如焊接或在450~850℃加熱),碳可以與鋼結(jié)合。鉻形成高鉻Cr23C6型碳化合物,導(dǎo)致局部缺鉻,降低鋼的耐蝕性,特別是抗晶間腐蝕性能。所以。1960年代以來,新開發(fā)的鉻鎳奧氏體不銹鋼大多為超低碳型,含碳量低于0.03%或0.02%。可知,隨著碳含量的降低,鋼的晶間腐蝕敏感性降低。當(dāng)碳含量低于0.02%時效果最為明顯。一些實(shí)驗(yàn)還指出,碳也會增加鉻奧氏體不銹鋼的點(diǎn)蝕傾向。由于碳的有害影響,不僅在奧氏體不銹鋼冶煉過程中應(yīng)將碳含量控制在盡可能低的水平,而且在隨后的加熱、冷加工和熱處理過程中,不銹鋼的表面也會受到影響。防止增加碳,應(yīng)避免碳化鉻。沉淀出來。冷加工和熱處理工藝,也防止不銹鋼表面增碳,應(yīng)避免碳化鉻。沉淀出來。冷加工和熱處理工藝,也防止不銹鋼表面增碳,應(yīng)避免碳化鉻。沉淀出來。


耐腐蝕性能

當(dāng)鋼中鉻原子數(shù)不小于12.5%時,鋼的電極電位會發(fā)生突變,由負(fù)電位變?yōu)檎姌O電位。防止電化學(xué)腐蝕。

 

不銹鋼的結(jié)構(gòu)成分

不銹鋼的耐腐蝕性隨著碳含量的增加而降低。因此,大多數(shù)不銹鋼的含碳量較低,最高不超過1.2%,有些鋼的ωc(含碳量)甚至低于0.03%(如00Cr12)。不銹鋼中的主要合金元素是Cr(鉻),只有當(dāng)Cr含量達(dá)到一定值時,鋼才有耐腐蝕性能。因此,不銹鋼的Cr(鉻)含量一般至少為10.5%。不銹鋼還含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。


制造材料

由于每種產(chǎn)品的用途不同,對原材料的加工工藝和質(zhì)量要求也不同。一般來說,不同的不銹鋼制品對原材料的厚度公差要求不同。比如第二種餐具和保溫杯的厚度公差一般都比較高,為-3~5%,而第一種餐具的厚度公差一般要求-5%,鋼管類要求-10%,酒店冰箱材料厚度公差為-8%,經(jīng)銷商一般要求厚度公差在-4%到6%之間。同時,產(chǎn)品內(nèi)外銷的差異也會導(dǎo)致客戶對原材料厚度公差的不同要求。一般來說,

 
  • ① DDQ(深拉質(zhì))材料:指用于拉深(沖孔)目的的材料,也就是大家所說的軟質(zhì)材料。這種材料的主要特點(diǎn)是較高的伸長率(≧53%)和較高的硬度。低(≦170%),內(nèi)部晶粒度在7.0-8.0之間,深沖性能極佳。很多生產(chǎn)保溫瓶、壺的企業(yè),一般產(chǎn)品加工比(BLANKING SIZE/產(chǎn)品直徑)都比較高,加工比分別為3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304DDQ材料主要用于這些對加工比要求較高的產(chǎn)品。當(dāng)然,加工比大于2.0的產(chǎn)品,一般需要經(jīng)過多次拉伸才能完成。如果無法實(shí)現(xiàn)原材料的延伸,
 
  • ②通用材料:主要用于DDQ應(yīng)用以外的材料。該材料的特點(diǎn)是伸長率較低(≧45%),硬度較高(≦180HB),內(nèi)部晶粒度等級為8.0~9.0,與DDQ材料相比,其深沖性能較差。主要用于勺子、勺子、叉子、電器、鋼管等無需拉伸即可得到的產(chǎn)品。但它與DDQ材料相比有一個優(yōu)勢,即BQ性能相對較好,這主要是由于其硬度略高。
 

不銹鋼板是一種價格低廉的材料,但客戶對其表面質(zhì)量的要求非常高。不銹鋼板在生產(chǎn)過程中不可避免地會出現(xiàn)劃痕、凹坑、砂孔、黑線、折痕、污染等各種缺陷。因此,表面質(zhì)量,如劃痕、折痕等,是一種高檔材料。是不允許的,而且在勺子、勺子、叉子的生產(chǎn)過程中絕對不允許有麻子、砂眼等缺陷,因?yàn)閽伖鈺r很難扔掉。需要根據(jù)表面各種缺陷的程度和頻率來確定表的質(zhì)量等級,以確定產(chǎn)品等級。
 

不銹鋼的物理性能

 

與碳鋼相比

  • 密度:碳鋼的密度略高于鐵素體和馬氏體不銹鋼,略低于奧氏體不銹鋼;
  • 電阻率:電阻率依次為碳鋼、鐵素體、馬氏體、奧氏體不銹鋼;
  • 線膨脹系數(shù)的順序相近,奧氏體不銹鋼最高,碳鋼最?。?/font>
  • 碳鋼、鐵素體和馬氏體不銹鋼是有磁性的,奧氏體不銹鋼是無磁性的,但它們在冷加工硬化時會產(chǎn)生磁性,形成馬氏體相變。熱處理可用于消除這種馬氏體。組織恢復(fù)到其非磁性。

與碳鋼相比,奧氏體不銹鋼具有以下特點(diǎn):

  • 電阻率高,約為碳鋼的5倍。
  • 線膨脹系數(shù)大,比碳鋼大40%,而且隨著溫度的升高,線膨脹系數(shù)的值也相應(yīng)增加。
  • 導(dǎo)熱系數(shù)低,約為碳鋼的1/3。
 

不銹鋼的典型用途

大部分的使用要求是長期保持建筑物的原貌。在確定要選擇的不銹鋼類型時,主要考慮的是所需的美學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、當(dāng)?shù)卮髿獾母g性以及要采用的清潔系統(tǒng)。然而,其他應(yīng)用越來越多地尋求結(jié)構(gòu)完整性或不滲透性。例如,工業(yè)建筑的屋頂和側(cè)壁。在這些應(yīng)用中,業(yè)主的建造成本可能比美觀更重要,而且表面可能不是很干凈。在干燥的室內(nèi)環(huán)境中使用304不銹鋼效果相當(dāng)不錯。

但是,如果要在農(nóng)村和城市戶外保持其外觀,則需要經(jīng)常清洗。在污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū),地表會很臟,甚至生銹。但是,要在室外環(huán)境中獲得美觀效果,就需要含鎳不銹鋼。因此,304不銹鋼廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂?shù)冉ㄖ猛尽?/font>但是,316不銹鋼最好用于嚴(yán)重腐蝕的工業(yè)或海洋環(huán)境。有幾個設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),包括 304 和 316 不銹鋼。

由于“雙相”不銹鋼 2205 具有良好的耐大氣腐蝕性能、高抗拉強(qiáng)度和彈性極限強(qiáng)度,因此該鋼也被納入歐洲標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品形狀,其實(shí)不銹鋼是按照全標(biāo)準(zhǔn)的金屬形狀和尺寸制造的,還有很多特殊的形狀。最常用的產(chǎn)品是薄板和帶鋼,中厚板也用于生產(chǎn)特殊產(chǎn)品,如熱軋結(jié)構(gòu)鋼和擠壓結(jié)構(gòu)鋼的生產(chǎn)。還有圓形、橢圓形、方形、矩形和六角形焊管或無縫鋼管等形式的產(chǎn)品,包括型材、棒材、線材和鑄件。為了滿足建筑師的審美要求,已經(jīng)開發(fā)了許多不同的商業(yè)表面飾面。

 

3D打印領(lǐng)域

不銹鋼本身具有良好的耐腐蝕性,不銹鋼在高溫下仍能保持其優(yōu)良的物理機(jī)械性能。它也廣泛應(yīng)用于3D打印領(lǐng)域。


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文章來源:@青蝠科技   作者:@青蝠科技


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