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        發布時間2022-08-06,由cyanbat發布 | 關鍵詞: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、水等弱腐蝕介質或為不銹鋼的鋼稱為不銹鋼;而那些耐化學腐蝕介質(酸、堿、鹽等)的鋼種稱為耐酸鋼。

        由于兩者的化學成分不同,它們的耐腐蝕性也不同。普通不銹鋼一般不耐化學介質腐蝕,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用不銹鋼。開發的每種不銹鋼在其特定的應用領域都有良好的性能。成功的關鍵是先了解用途,然后確定正確的鋼種。與建筑施工應用相關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

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

        布萊爾利發明的不銹鋼于1916年獲得英國專利并開始批量生產。迄今為止,在垃圾場意外發現的不銹鋼已經風靡全球,亨利·布萊爾利也被稱為“不銹鋼之父”。第一次世界大戰期間,戰場上的英國槍支總是因為槍管磨損無法使用而被運回后方。軍工生產部責令布萊爾利研制高強度耐磨合金鋼,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外生產的各種不同性能的鋼種和合金鋼,在各種性能的機器上進行了性能實驗,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合金鋼進行了實驗。經過耐磨實驗,他們發現這種合金不耐磨,說明它不能造槍。于是他們把實驗結果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發現的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗一下,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。于是他們把實驗結果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發現的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗一下,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。于是他們把實驗結果記錄下來,扔到角落里。事物。幾個月后的一天,一名助理拿著一塊發亮的鋼材沖到布萊爾利說:“先生,這是我在清掃倉庫時發現的毛拉先生的合金鋼。你要不要試驗一下,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。

        實驗結果證明,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,其抗氯化物應力腐蝕的能力優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,但其力學性能和工藝性能較差。多用于應力較小的耐酸結構和抗氧化鋼。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的特點。用于硝酸和食品廠設備,
         

        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中具有良好的耐腐蝕性。用于制造耐酸設備,如耐腐蝕容器和設備。襯里、輸送管道、耐硝酸設備零件等,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點,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。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、高導熱性和超塑性。與奧氏體不銹鋼相比,強度高,抗晶間腐蝕和氯化物應力腐蝕能力顯著提高。雙相不銹鋼具有優良的耐點蝕性,也是一種節鎳不銹鋼。
         

        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(強化)的不銹鋼。
         

        馬氏體不銹鋼

        強度高,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,具有較高的強度、硬度和耐磨性,但耐蝕性稍差。它用于更高的機械性能和耐腐蝕性。需要一些通用零件,如彈簧、汽輪機葉片、液壓閥等。這種鋼是在調質后使用的。鍛壓后需要退火。
         

        壓力設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、技術要求、試驗方法、檢驗規則、包裝、標志和產品質量證明等都有明確要求。常用牌號有06Cr19Ni10、022Cr17Ni12Mo2。數字代碼有:S30408、S31603等。主要用于食品機械、制藥機械等衛生設備。
         

        不銹鋼的主要特點

         

        可焊性

        不同的產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。但大多數產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、飲水機等。國外一些商家也對產品進行耐腐蝕性試驗: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:產品拋光時,砂布或砂紙中含有Fe成分,測試時會在表面產生銹斑)


        拋光性能

        當今社會,不銹鋼制品在生產過程中一般都要經過拋光處理,只有熱水器、飲水機內膽等少數產品不需要拋光。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、酸洗等。
        • ②原材料的材質問題。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橘皮,影響BQ。硬度高的BQ比較好。
        • ③拉深后,變形極大的區域表面會出現小黑點和RIDGING,影響BQ性能。


        耐熱性

        耐熱性是指不銹鋼在高溫下保持其優良的物理機械性能的能力。

        碳的影響:碳是在奧氏體不銹鋼中強烈形成和穩定奧氏體并擴大奧氏體區域的元素。碳形成奧氏體的能力大約是鎳的30倍。碳是一種間隙元素,可以通過固溶強化顯著提高奧氏體不銹鋼的強度。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),碳可以與鋼結合。鉻形成高鉻Cr23C6型碳化合物,導致局部缺鉻,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。當碳含量低于0.02%時效果最為明顯。一些實驗還指出,碳也會增加鉻奧氏體不銹鋼的點蝕傾向。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,應避免碳化鉻。沉淀出來。


        耐腐蝕性能

        當鋼中鉻原子數不小于12.5%時,鋼的電極電位會發生突變,由負電位變為正電極電位。防止電化學腐蝕。

         

        不銹鋼的結構成分

        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Cr含量達到一定值時,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

        由于每種產品的用途不同,對原材料的加工工藝和質量要求也不同。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%,經銷商一般要求厚度公差在-4%到6%之間。同時,產品內外銷的差異也會導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)材料:指用于拉深(沖孔)目的的材料,也就是大家所說的軟質材料。這種材料的主要特點是較高的伸長率(≧53%)和較高的硬度。低(≦170%),內部晶粒度在7.0-8.0之間,深沖性能極佳。很多生產保溫瓶、壺的企業,一般產品加工比(BLANKING SIZE/產品直徑)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品。當然,加工比大于2.0的產品,一般需要經過多次拉伸才能完成。如果無法實現原材料的延伸,
         
        • ②通用材料:主要用于DDQ應用以外的材料。該材料的特點是伸長率較低(≧45%),硬度較高(≦180HB),內部晶粒度等級為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品。但它與DDQ材料相比有一個優勢,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,但客戶對其表面質量的要求非常高。不銹鋼板在生產過程中不可避免地會出現劃痕、凹坑、砂孔、黑線、折痕、污染等各種缺陷。因此,表面質量,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、叉子的生產過程中絕對不允許有麻子、砂眼等缺陷,因為拋光時很難扔掉。需要根據表面各種缺陷的程度和頻率來確定表的質量等級,以確定產品等級。
         

        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;
        • 線膨脹系數的順序相近,奧氏體不銹鋼最高,碳鋼最小;
        • 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。組織恢復到其非磁性。

        與碳鋼相比,奧氏體不銹鋼具有以下特點:

        • 電阻率高,約為碳鋼的5倍。
        • 線膨脹系數大,比碳鋼大40%,而且隨著溫度的升高,線膨脹系數的值也相應增加。
        • 導熱系數低,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標準、當地大氣的腐蝕性以及要采用的清潔系統。然而,其他應用越來越多地尋求結構完整性或不滲透性。例如,工業建筑的屋頂和側壁。在這些應用中,業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。在干燥的室內環境中使用304不銹鋼效果相當不錯。

        但是,如果要在農村和城市戶外保持其外觀,則需要經常清洗。在污染嚴重的工業區和沿海地區,地表會很臟,甚至生銹。但是,要在室外環境中獲得美觀效果,就需要含鎳不銹鋼。因此,304不銹鋼廣泛用于幕墻、側墻、屋頂等建筑用途。但是,316不銹鋼最好用于嚴重腐蝕的工業或海洋環境。有幾個設計標準,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、高抗拉強度和彈性極限強度,因此該鋼也被納入歐洲標準。產品形狀,其實不銹鋼是按照全標準的金屬形狀和尺寸制造的,還有很多特殊的形狀。最常用的產品是薄板和帶鋼,中厚板也用于生產特殊產品,如熱軋結構鋼和擠壓結構鋼的生產。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,已經開發了許多不同的商業表面飾面。

         

        3D打印領域

        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良的物理機械性能。它也廣泛應用于3D打印領域。


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        文章來源:@青蝠科技   作者:@青蝠科技


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