不锈钢中的主要合金元素是铬,只有当铬含量达到一定值时,钢材有耐蚀性。因此,不锈钢一般铬含量至少为105%。不锈钢中还含有镍、钛、锰、铌、钼、硅、铜等元素。
不锈钢的简介
不锈钢是不锈耐酸钢的简称,耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质或具有不锈性的钢种称为不锈钢;而将耐化学腐蚀介质腐蚀的钢种称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异而使他们的耐蚀性不同。
不锈钢一词不仅仅是单纯指一种不锈钢,而是表示一百多种工业不锈钢,所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。它们都含有17~22%的铬,较好的钢种还含有镍。
不锈钢的主要成分是铬(Cr)元素。
因为只有当Cr含量达到一定值时,钢材才有耐蚀性。因此不锈钢中的Cr(铬)含量至少为105%。另外,不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。
我国不锈钢产业发展进步较晚,建国以来到改革开放前,我国不锈钢的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高,拉动了不锈钢的需求。进入上世纪90年代后,我国不锈钢产业进入快速发展期,不锈钢需求的增速远高于全球水平。1990年以来,全球不锈钢表观消费量以年均6%的速度增长,而90年代的10年间,我国不锈钢表观消费量是世界年均增长率的29倍。进入21世纪,我国不锈钢产业高速增长。
不锈钢(Stainless Steel)指耐空气、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。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者则一般均具有不锈性。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。不锈钢基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等,以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。
不锈钢常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢及沉淀硬化不锈钢等。另外,可按成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
1、铁素体不锈钢:含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高,耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。
属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25,Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高,耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好,但机械性能与工艺性能较差,多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀,并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点,用于硝酸及食品工厂设备,也可制作在高温下工作的零件,如燃气轮机零件等。
2、奥氏体不锈钢:含铬大于18%,还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好,可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的wC<008%,钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr,使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐蚀性能,在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好,用来制作耐酸设备,如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即将钢加热至1050~1150℃,然后水冷,以获得单相奥氏体组织。
3、奥氏体 - 铁素体双相不锈钢:兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点,并具有超塑性。 奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下,Cr含量在18%~28%,Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一种节镍不锈钢。
4、马氏体不锈钢:强度高,但塑性和可焊性较差。
马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等,因含碳较高,故具有较高的强度、硬度和耐磨性,但耐蚀性稍差,用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上,如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。
不锈钢主要组成元素是铁、铬、镍、碳、锰等。
1、铁:是不锈钢的基本金属元素。
2、铬:是不锈钢的基本成分,增加铬含量,对提高不锈钢对氧化性酸的耐腐蚀性极为有效,同时也使耐点腐蚀性提高。
3、镍:是奥氏体不锈钢的基本元素之一,镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。
4、碳:可提高强度。碳可以与不锈钢中的其它元素形成化合物Cr23C6、NbC、TiC、TaC等碳化物。
5、锰:可改善耐高温强度,锰一般在不锈钢中,使腐蚀性和耐氧化性下降。
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