不銹鋼簡介：
不銹鋼通俗的說，就是不易生銹的鋼，實際上一部分不銹鋼，既有不銹性，又有耐酸性（耐蝕性）。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明。鋼在大氣，水等弱介質(zhì)中和硝酸等氧化性介質(zhì)中，其耐蝕性隨鋼中鉻含水量的增加而提高，當(dāng)鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。
不銹鋼的分類方法有很多種，按室溫下的組織結(jié)構(gòu)分類，有馬氏體型，奧氏體型，鐵素體和雙相不銹鋼；按主要化學(xué)成分分類，基本上可以分為鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼兩大系統(tǒng)；按用途分則有耐硝酸不銹鋼，耐硫酸不銹鋼，耐海水不銹鋼等等。按腐蝕類型費雷可分為耐點蝕不銹鋼，耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼，耐晶間腐蝕不銹鋼等，按功能特點分類可分為無磁不銹鋼，易切削不銹鋼，低溫不銹鋼，高強度不銹鋼等等。由于不銹鋼材具有優(yōu)異的耐蝕性，成型性，相容性以及很寬溫度范圍內(nèi)的強韌性等系列特點所以在重工業(yè)輕工業(yè)和生活用品行業(yè)以及建筑裝飾行業(yè)中獲得廣泛的應(yīng)用。
不銹鋼的牌號分組：
不銹鋼的型號，按成分可分為Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）及析出硬化系（600系列）。
200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼（能否用于食品存在爭議）
300 系列—鉻-鎳 奧氏體不銹鋼
型號301—延展性好，用于成型產(chǎn)品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優(yōu)于304不銹鋼。
型號302—耐腐蝕性同304，由于含碳相對要高因而強度更好。
型號303—通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
型號304—通用型號；即18/8不銹鋼。GB牌號為0Cr18Ni9。
型號309—較之304有更好的耐溫性。
型號316—繼304之後，第二個得到最廣泛應(yīng)用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應(yīng)用級別。
型號321—除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風(fēng)險之外其他性能類似304。
400 系列—鐵素體和馬氏體不銹鋼
型號408—耐熱性好，弱抗腐蝕性，11%的Cr，8%的Ni。
型號410—馬氏體（高強度鉻鋼），耐磨性好，抗腐蝕性較差。
型號416—添加了硫改善了材料的加工性能。
型號420—“刃具級”馬氏體鋼，類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術(shù)刀具，可以做的非常光亮。
型號430—鐵素體不銹鋼，裝飾用，例如用于汽車飾品。良好的成型性，但耐溫性和抗腐蝕性要差。
型號440—高強度刃具鋼，含碳稍高，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強度，硬度可以達到58HRC，屬于最硬的不銹鋼之列。最常見的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號有三種：440A、440B、440C，另外還有440F（易加工型）。
500 系列—耐熱鉻合金鋼。
600 系列—馬氏體沉淀硬化不銹鋼。
型號630—最常用的沉淀硬化不銹鋼型號，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。
馬氏體不銹鋼
標準的馬氏體不銹鋼是：403、410、414、416、416(Se)、420、431、440A、 440B 和 440C 型，這些鋼材的耐腐蝕性來自“鉻”，其范圍是從 11.5 %至18%，鉻含量愈高的鋼材需碳含量愈高，以確保在熱處理期間馬氏體的形成，上述三種 440 型不銹鋼很少被考慮做為需要焊接的應(yīng)用，且440 型成份的熔填金屬不易取得。
標準馬氏體鋼材的改良，含有類如鎳、鉬、釩等的添加元素，主要是用于將標準鋼材受限的容許工作溫度提升至高于1100K，當(dāng)添加這些元素時，碳含量也增加，隨著碳含量的增加，在焊接物的硬化熱影響區(qū)中避免龜裂的問題變成更嚴重。
馬氏體不銹鋼能在退火、硬化和硬化與回火的狀態(tài)下焊接，無論鋼材的原先狀態(tài)如何，經(jīng)過焊接后都會在鄰近焊道處產(chǎn)生一硬化的馬氏體區(qū)，熱影響區(qū)的硬 度主要是取決于母材金屬的碳含量，當(dāng)硬度增加時，則韌性減少，且此區(qū)域變成 較易產(chǎn)生龜裂、預(yù)熱和控制層間溫度，是避免龜裂的最有效方法，為得最佳的性質(zhì)，需焊后熱處理。
馬氏體不銹鋼是一類可以通過熱處理（淬火、回火）對其性能進行調(diào)整的不銹鋼，通俗地講，是一類可硬化的不銹鋼。這種特性決定了這類鋼必須具備兩個基本條件：一是在平衡相圖中必須有奧氏體相區(qū)存在，在該區(qū)域溫度范圍內(nèi)進行長時間加熱，使碳化物固溶到鋼中之后，進行淬火形成馬氏體，也就是化學(xué)成分必須控制在 γ 或 γ+α 相區(qū)，二是要使合金形成耐腐蝕和氧化的鈍化膜，鉻含量必須在10.5%以上。按合金元素的差別，可分為馬氏體鉻不銹鋼和馬氏體鉻鎳不銹鋼。
馬氏體鉻不銹鋼的主要合金元素是鐵、鉻和碳。如Cr大于 13%時，不存在 γ 相，此類合金為單相鐵素體合金，在任何熱 處理制度下也不能產(chǎn)生馬氏體，為此必須在內(nèi) Fe-Cr 二元合金中加入奧氏體形成元素，以擴大 γ 相區(qū)，對于馬氏體鉻不銹鋼來說，C、N 是有效元素，C、N 元素添加使得合金允許更高的鉻含量。在馬氏體鉻不銹鋼中，除鉻外，C是另一個最重要的必備元素，事實上，馬氏體鉻不銹耐熱鋼是一類鐵、鉻、碳三元合金。當(dāng)然，還有其他元素，利用這些元素，可根據(jù) Schaeffler 圖確定大致的組織。
鐵素體不銹鋼
在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在 11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。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(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。
這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的應(yīng) 用。爐外精煉技術(shù)（AOD 或 VOD）的應(yīng)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(yīng)用。
奧氏體不銹鋼
在常溫下具有奧氏體組織的不銹鋼鋼中含Cr約18%、Ni8%~10%、C 約 0.1% 時，具有穩(wěn)定的奧氏體組織。奧氏體鉻鎳不銹鋼包括著名的18Cr-8Ni 鋼和在此基礎(chǔ)上增加 Cr、Ni含量并加入 Mo、Cu、Si、Nb、Ti 等元素發(fā)展起來的高 Cr-Ni 系列鋼。奧氏體不銹鋼無磁性而且具有高韌性和塑性，但強度較低，不可能通過相變使之強化，僅能通過冷加工進行強化。
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(zhì)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于0.03%或含Ti、Ni，就可顯著提高其耐晶間腐蝕性能。高硅的奧氏體不銹鋼濃硝酸肯有良好的耐蝕性。由于奧氏體不銹鋼具有全面的和良好的綜合性能，在各行各業(yè)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
雙相不銹鋼
所謂雙相不銹鋼是在其固溶組織中鐵素體相與奧氏體相約各占一半，一般量少相的含量也需要達到30%。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、Nb、Ti，N 等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點。與奧氏體不銹鋼相比，強度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
雙相不銹鋼的性能特點
由于兩相組織的特點，通過正確控制化學(xué)成分和熱處理工藝，使雙相不銹鋼 兼有鐵素體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的優(yōu)點，它將奧氏體不銹鋼所具有的優(yōu)良韌性 和焊接性與鐵素體不銹鋼所具有的較高強度和耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能結(jié)合在一 起，正是這些優(yōu)越的性能使雙相不銹鋼作為可焊接的結(jié)構(gòu)材料發(fā)展迅速，80 年 代以來已成為和馬氏體型、奧氏體型和鐵素體型不銹鋼并列的一個鋼類。雙相不 銹鋼有以下性能特點：
（1）含鉬雙相不銹鋼在低應(yīng)力下有良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能。一般 18-8型奧氏體不銹鋼在 60°C 以上中性氯化物溶液中容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕斷裂，在微量 氯化物及硫化氫工業(yè)介質(zhì)中用這類不銹鋼制造的熱交換器、蒸發(fā)器等設(shè)備都存在 著產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂的傾向，而雙相不銹鋼卻有良好的抵抗能力。
（2）含鉬雙相不銹鋼有良好的耐孔蝕性能。在具有相同的孔蝕抗力當(dāng)量值 （PRE=Cr%+3.3Mo%+16N%）時，雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼的臨界孔蝕電位相仿。 雙相不銹鋼與奧氏體不銹鋼耐孔蝕性能與 AISI 316L 相當(dāng)。含 25%Cr 的，尤其是 含氮的高鉻雙相不銹鋼的耐孔蝕和縫隙腐蝕性能超過了 AISI 316L。
（3）具有良好的耐腐蝕疲勞和磨損腐蝕性能。在某些腐蝕介質(zhì)的條件下，適用 于制作泵、閥等動力設(shè)備。
（4）綜合力學(xué)性能好。有較高的強度和疲勞強度，屈服強度是 18-8 型奧氏體不 銹鋼的 2 倍。固溶態(tài)的延伸率達到 25%，韌性值 AK（V 型槽口）在 100J 以上。
（5）可焊性良好，熱裂傾向小，一般焊前不需預(yù)熱，焊后不需熱處理，可與 18-8 型奧氏體不銹鋼或碳鋼等異種焊接。
（6）含低鉻（18%Cr）的雙相不銹鋼熱加工溫度范圍比 18-8 型奧氏體不銹鋼寬， 抗力小，可不經(jīng)過鍛造，直接軋制開坯生產(chǎn)鋼板。含高鉻（25%Cr）的雙相不銹 鋼熱加工比奧氏體不銹鋼略顯困難，可以生產(chǎn)板、管和絲等產(chǎn)品。
（7）冷加工時比 18-8 型奧氏體不銹鋼加工硬化效應(yīng)大，在管、板承受變形初期， 需施加較大應(yīng)力才能變形。
（8）與奧氏體不銹鋼相比，導(dǎo)熱系數(shù)大，線膨脹系數(shù)小，適合用作設(shè)備的襯里 和生產(chǎn)復(fù)合板。也適合制作熱交換器的管芯，換熱效率比奧氏體不銹鋼高。
（9）仍有高鉻鐵素體不銹鋼的各種脆性傾向，不宜用在高于 300°C 的工作條件。 雙相不銹鋼中含鉻量愈低，σ 等脆性相的危害性也愈小。
雙相不銹鋼（Duplex Stainless Steel，簡稱 DSS），指鐵素體與奧氏體各約占50%，一般較少相的含量最少也需要達到 3O%的不銹鋼。
雙相不銹鋼從 20 世紀 40 年代在美國誕生以來，已經(jīng)發(fā)展到第三代。它的主 要特點是屈服強度可達 400-550MPa，是普通不銹鋼的 2 倍，因此可以節(jié)約用材， 降低設(shè)備制造成本。在抗腐蝕方面，特別是介質(zhì)環(huán)境比較惡劣（如海水，氯離子 含量較高）的條件下，雙相不銹鋼的抗點蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞性 能明顯優(yōu)于普通的奧氏體不銹鋼，可以與高合金奧氏體不銹鋼媲美。
雙相不銹鋼具有良好的焊接性能，與鐵素體不銹鋼及奧氏體不銹鋼相比，它 既不像鐵素體不銹鋼的焊接熱影響區(qū)，由于晶粒嚴重粗化而使塑韌性大幅降低， 也不像奧氏體不銹鋼那樣，對焊接熱裂紋比較敏感。
雙相不銹鋼由于其特殊的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于石油化工設(shè)備、海水與廢水處理設(shè)備、輸油輸氣管線、造紙機械等工業(yè)領(lǐng)域，近年來也被研究用于橋梁承重結(jié)構(gòu) 領(lǐng)域，具有很好的發(fā)展前景。
