不锈钢介绍

通过Michael Pfeifer.|最后更新:2021年7月26日

关键的外卖

选择可用的不锈钢等级时，重要的是考虑如何将部件制造和连接在一起，除了与其他合金诸如机械要求和成本的其他合金共用的考虑之外，还将暴露的特定环境。

来源:汤姆·多德/ Dreamstime.com

不锈钢钢材最少10％铬．它们的抗腐蚀能力来自于一层薄薄的、坚韧的氧化铬表层。如果氧化层是物理损伤，有迅速的再生层，从而保存耐蚀性．然而，可以破坏该层的化学环境可以启动腐蚀。因此，不锈钢具有高度抗性大气腐蚀，但并非在所有环境中都不受腐蚀。(文章中详细讨论了大气腐蚀大气腐蚀的5个因素．)

不锈钢的分类

不锈钢可分为几类:奥氏体，铁素体，马氏体，双工和沉淀硬化(PH)．每个类之间的区别主要基于由主要合金元件确定的不锈钢中存在的主要相。

不锈钢中的主要合金元素是铬和镍。铬主要提供耐腐蚀性和额外的强度。镍具有强度和一定的耐腐蚀性。微量合金元素包括锰、碳和钼。钢中锰的含量很少，但浓度较高时，它能稳定奥氏体，并部分取代200系列钢中的镍。碳在奥氏体钢中主要是一种杂质，但在铁素体钢中是一种强化元素马氏体钢，就像碳和低合金钢一样。钼提供额外的强度和抗氯蚀。其他元素，如钛或铌，用于特定于该合金的应用的其他用途。

不锈钢种类

400系列钢是不锈钢的第一个版本。它们包括仅含有铬作为主要合金元素的铁素体和马氏体等级，使得它们比昂贵奥氏体的成绩。它们具有磁性，一般比300系列合金更能抵抗氯化物侵蚀，有些等级的合金还可以通过强化热处理．

410型含有约12％的铬。通过热处理加强这种合金的能力形成马氏体使其成为马氏体等级。其低铬含量提供适度的耐腐蚀性。给予足够的时间，暴露于天气会导致它生锈。类型430是铁素体等级，其含有约17％的铬。它不能通过热处理来加强。400系列的不锈钢通常比300系列更耐氯化物攻击。

有了足够数量的镍，不锈钢仍然存在奥氏体在室温下，形成奥氏体钢。它们是非磁性的，不能通过热处理进行透硬，比如碳钢，因为在这些合金中不会发生对马氏体的相变。与400系列相比，它们使用的主要原因是它们在大气中的腐蚀和侵蚀性化学环境的耐腐蚀性优异。

300系列合金含有铬和镍，是最常用的奥氏体合金。类型301和304是使用中最常见的合金，用于一般用途。它们含有18%的铬，9%到10%的镍，以及高达0.15%的碳(301)或0.08%的碳(304)作为杂质。其他300系列合金是这些合金的改进版本，以实现特定的性能。316型含2-3%的钼，提高在含氯环境中的耐腐蚀性。类型304 l,316升而其他l级含有减少的碳，低于0.03%，避免微观结构焊接过程中的变化和其他热过程，可以损坏耐腐蚀性。这种有害的变化被称为敏化作用．类型321和347分别含有少量的钛和铌以防止敏化。它们能够在升高的温度下进行服务，而L-age则旨在在制造过程中抵抗敏化。下图显示了304合金中的奥氏体晶粒。

不锈钢图1在304合金中的奥氏体晶粒。晶界上的颗粒是碳化铬。
奥氏体谷物在304合金中。晶界上的颗粒是碳化铬。

200系列钢也是奥氏体钢，为了节约成本，用锰代替了一些镍。201级含有约17%的铬，6.5%的锰和4%的镍。耐腐蚀性能与301相似。

沉淀硬化(PH)钢是通过热处理形成沉淀和马氏体形成来加强的。通过类似于铝合金的时效方法，可以使它们比400系列的牌号具有更高的硬度。17- 4ph和17- 7ph钢分别含有17%的铬和4%或7%的镍。次要的合金元素包括铜、钛和铌等。

双相不锈钢可以节省腐蚀性应用的材料成本，如化学处理，包括氯化物和含硫环境。它们由奥氏体和铁素体大致相同比例的混合物组成。双相不锈钢根据合金元素的数量分为贫双相、标准双相、超双相或超双相。与300系列相比，双相不锈钢含有更多的铬和更少的镍，通常包括氮作为额外的奥氏体稳定剂和钼用于耐腐蚀。(相关阅读:看看高氮不锈钢钢．)2205（22％铬，5％镍和3％钼）是一种常见的标准双面不锈钢，和2507(25% Cr, 7% Ni + 4% Mo)是一种常见的超双相钢。显微照片显示的是双相不锈钢。

不锈钢图2.双面不锈钢的显微照片。
双相不锈钢的显微照片。棕色相为铁素体，浅色相为奥氏体。(由查尔斯·杨体育提供)