不锈钢是一组含有至少约 11% 铬的铁合金,这种成分可防止铁生锈并提供耐热性能。不同类型的不锈钢包括元素碳(从 0.03% 到大于1.00%)、氮、铝、硅、硫、钛、镍、铜、硒、铌和钼。特定类型的不锈钢通常由其 AISI 三位数字表示,例如 304 不锈钢。ISO 15510标准在一个有用的互换表中列出了现有ISO、ASTM、EN、JIS和GB(中国)标准中规格的不锈钢的化学成分。
不锈钢的抗生锈性源于合金中铬的存在,铬形成钝化膜,保护底层材料免受腐蚀侵袭,并能在有氧的情况下自愈。可通过以下方式进一步提高抗腐蚀性:
1、铬含量提高到11%以上。
2. 添加镍至至少 8%。
3.添加钼(也提高了抗点蚀能力)。
添加氮还提高了耐点蚀性并增加了机械强度。因此,有许多等级的不锈钢具有不同的铬和钼含量,以适应合金必须承受的环境。
耐腐蚀和染色、低维护和熟悉的光泽使不锈钢成为许多需要钢的强度和耐腐蚀性的应用的理想材料。此外,不锈钢可以轧制成薄板、板材、棒材、线材和管材。它们可用于炊具、餐具、手术器械、主要电器、车辆、大型建筑物的建筑材料、工业设备(例如,造纸厂、化工厂、水处理)以及化学品和食品的储罐和罐车。这种材料的耐腐蚀性、易于蒸汽清洁和消毒以及不需要表面涂层,促使不锈钢在厨房和食品加工厂中使用。
奥氏体不锈钢是最大的不锈钢系列,约占所有不锈钢产量的三分之二(见下面的产量数据)。它们具有奥氏体微观结构,即面心立方晶体结构。这种微观结构是通过将钢与足够的镍和/或锰和氮合金化来实现的,以在从低温区域到熔点的所有温度下保持奥氏体微观结构.因此,奥氏体不锈钢不能通过热处理硬化,因为它们在所有温度下都具有相同的微观结构。
奥氏体不锈钢可进一步细分为两个子组,200 系列和 300 系列:
200系列是铬锰镍合金,最大限度地使用锰和氮,最大限度地减少镍的使用。由于添加了氮,它们的屈服强度比 300 系列不锈钢板高出约 50%。
201 型可通过冷加工硬化。
202 型是一种通用不锈钢。降低镍含量和增加锰导致耐腐蚀性弱。
300 系列是铬镍合金,其奥氏体显微组织几乎完全通过镍合金化实现;一些高度合金化的牌号包括一些氮,以减少镍的需求。300系列是最大的一组,也是应用最广泛的。
304 型:最著名的牌号是 304 型,也称为 18/8 和 18/10,因为其成分分别为 18% 铬和 8%/10% 镍。
316 型:第二种最常见的奥氏体不锈钢是 316 型。添加 2% 的钼可提供更强的耐酸和由氯离子引起的局部腐蚀的能力。低碳版本,如 316L 或 304L,含碳量低于 0.03%,用于避免焊接引起的腐蚀问题。
可以对马氏体不锈钢进行热处理以提供更好的机械性能。
热处理通常包括三个步骤:
奥氏体化,将钢加热到 980–1,050 °C (1,800–1,920 °F) 范围内的温度,具体取决于钢种。所得奥氏体具有面心立方晶体结构。
淬火。奥氏体转变为马氏体,这是一种坚硬的体心四方晶体结构。对于大多数应用,淬火马氏体非常硬且太脆。可能会残留一些残余奥氏体。
回火。马氏体被加热到 500 °C (932 °F) 左右,保温,然后风冷。较高的回火温度会降低屈服强度和极限拉伸强度,但会增加伸长率和抗冲击性。
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