通俗地说,不锈钢就是不容易生锈的钢。这种定义其实并不十分准确。

不锈钢是指能耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的一类合金钢,又称不锈耐酸钢。
实际应用中,常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为“不锈钢”,而将耐化学介质腐蚀的钢称为“耐酸钢”。常说的不锈钢大都指前者。
不锈钢是合金元素超过10%的高合金钢,铁是主要成分元素,铬(gè)是第一主要的合金元素。钢中的铬容易与大气中的氧起反应,形成一层致密的氧化铬保护膜,覆盖在不锈钢的表面上,隔绝基体与外在环境的接触,起到保护作用。
这种保护作用十分有效。在自然环境中,腐蚀1mm厚度的不锈钢,需要将近百年。换句话说,若铬的含量足够(10.5%以上),在常温大气中,不锈钢是不会生锈的。这样卓越的耐蚀性能,其他钢材望尘莫及。
除了铬,不锈钢通常还添加其他合金元素以提升不同方面的性能。总的来说,C、Mn、Cr、Ni、Mo是决定不锈钢性能最重要的元素。
表 不锈钢添加元素与性能的关系
目的 | 增加 强度 | 提高 耐蚀 | 改善 切削 | 增加 硬度 | 增加 韧性 |
添加 元素 | C,Mo,Ti, Al,Cu,N | Cr,Ni,Mo | S,P,Se | C,Mn | Ni |
不锈钢通常有三种分类方法,按金相组织分类的方法最为常见。
❶按美国钢铁协会(AISI)的标准分类 | |
200系 | 201、202… |
300系 | 301、302、304、316… |
400系 | 410、420、430… |
600系 | 630、631… |
❷按合金成份分类 | |
Cr系 | 400系 |
Cr-Ni系 | 300系、600系、双相钢 |
Cr-Ni-Mn系 | 200系 |
❸按金相组织分类 | |
奥氏体系 | 2xx、3xx |
铁素体系 | 4xx:409、430、439、436、445… |
马氏体系 | 4xx:410、416、420、431、440… |
析出硬化系 | 6xx(马氏体、半奥氏体、奥氏体) |
双相系 | 2101、2205… |
依据添加的元素及配比的不同,不同组织的不锈钢表现出不同的性能。
特性 | 马氏 体不 锈钢 | 铁素 体不 锈钢 | 奥氏 体不 锈钢 | 双相 不锈 钢 | 备注 | |
耐 蚀 性 能 | 耐大气腐蚀 | 一般 | 良好 | 良好 | 良好 | 与添加的 合金元素 有关 |
耐酸性能 | 一般 | 良好 | 良好 | 良好 | ||
耐孔蚀、 间隙腐蚀 | 一般 | 良好 | 良好 | 良好 | ||
耐应力腐蚀 | 一般 | 良好 | 一般 | 良好 | ||
耐 热 性 能 | 高温强度 | 良好 | 稍差 | 良好 | 稍差 | 高温脆性 |
高温氧化、 硫化 | 一般 | 良好 | 良好 | —— | ||
热疲劳 | 一般 | 良好 | 一般 | —— | ||
加 工 性 能 | 焊接性能 | 一般 | 一般 | 良好 | 良好 | |
冷加工(深冲) | 稍差 | 良好 | 良好 | 稍差 | ||
冷加工(涨形) | 稍差 | 一般 | 良好 | 稍差 | ||
切削性能 | 一般 | 一般 | 一般 | 一般 | ||
强 度 | 室温强度 | 良好 | 一般 | 一般 | 良好 | |
低温强度、 韧性 | 稍差 | 差 | 良好 | 差 | ||
疲劳、切口 敏感性 | 一般 | 一般 | 良好 | 一般 | ||
其 他 | 非磁性能 | 差 | 差 | 良好 | 差 | |
电热性能 | —— | 良好 | 一般 | —— | ||
在各种不锈钢中,300系列因为在硬度、耐蚀性、加工适合度等方面取得最佳的平衡,因此是不锈钢材中应用最广的种类,几乎占了所有不锈钢的七成。
在300系列不锈钢中,304成分中含有18%的铬和8%的镍,是最普遍的不锈钢种;而316则是添加了钼,对于抗氯离子腐蚀的能力更胜于304,是第二普遍的不锈钢种。
市售不锈钢,最常见除304、316外,430因为较为廉价且硬度足够,用途广泛,可算第三普遍的不锈钢种。
表 三种不锈钢:304、316、430
牌号 | 304 | 316 | 430 |
组织 | 奥氏体 | 奥氏体 | 铁素体 |
成分 | 18%Cr 8%Ni | 18%Cr 10%Ni 2%Mo | 18%Cr 0%Ni |
优点 | 耐蚀性好 | 适用于应力腐 蚀与盐水环境 | 成本低 加工性佳 |
缺点 | 价格高 | 价格高 | 耐蚀性、焊接 性、延性皆差 |
用途 | 食品用具、建 材、机械工具 | 高级用具、 医疗用具 | 工业结构、 刀、剪 |
据统计不锈钢有一百八十余种,加上各个不锈钢厂家自行开发的特殊钢种,数量更多。用户面对这么多的牌号,不免有眼花缭乱之感。但是万变不离其宗,所有的不锈钢都从几种基本的金相组织而来,并没有那么难以理解。不过购买不锈钢的确有需要注意的地方。
❶不能依据是否生锈或是否有磁性来辨别不锈钢。不锈钢是否生锈与钢种、使用场合及保养有关,并非绝对不生锈;是否带磁也一样,即使是奥氏体钢的代表304,也会因冶炼过程中的成分偏析,或者受加工变形后,部分组织转变而带有弱磁性,更不用说430不锈钢一直带有强磁性了,是否带磁对辨别不锈钢只有部分参考作用。
❷不锈钢的标准。采购不锈钢的时候应注意相应的标准。常见的标准有美标(AISI/ASTM)、日标(JIS)、德标(DIN)与国标(GB)。同样一个钢种,在不同的标准里,成分会略有差别。在要求严格的场合,这些差别会导致产品被判定为不合格。



