不锈钢基础知识.doc

300系是和铬镍关系紧密 400系是和铬铁关系紧密 200系是和铬电解锰关系紧密钢的分类按化学成分分类(碳素钢合金钢)，按质量分类（普、优、高、特），按冶炼方法分类（平、转、电）按用途（弹簧、轴承等等）按金相组织分类以不锈钢为例（奥、马、铁、双相）不锈钢为高合金钢不锈钢不锈钢的定义不锈钢是不锈钢和耐酸钢的简称或统称，是在空气和淡水中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢。通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬（Cr）氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，不锈钢必须含有12%以上的铬。（实际上，不锈钢在含有至少 18% 的铬304:0Cr18Ni9）不锈钢的分类1） 按主要化学组成可分为铬不锈钢（俗称400系）、铬镍不锈钢、铬镍钼不锈钢（俗称300系）、铬锰氮不锈钢（俗称200系）分类金相组织磁性强度耐蚀性加工性200系奥氏体无高一般较好300系奥氏体无较高好好400系铁素体/马氏体有中/高良一般注：不锈钢金相组织决定其是否具有磁性。(目前市场上将是否具有磁性将不锈钢分为不锈钢和“不锈铁”是不科学的。2）按钢的功能特点分类，如低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢，超塑性不锈钢等。 3）按金相组织分类为：铁素体(F)型不锈钢、马氏体(M)型不锈钢、奥氏体(A)型不锈钢、奥氏体-铁素体(A-F)型双相不锈钢、奥氏体-马氏体(A-M)型双相不锈钢和沉淀硬化(PH)型不锈钢。 4）不锈钢的表面类别 例如：304 NO.1 304/2B表面特征制造法概要用途NO.1银白色，无光泽热轧到规定厚度，再经退火和除鳞的一种粗糙、无光表面不需要有表面光泽的用途NO.2D银白色冷轧后进行热处理和酸洗，有时在毛面辊进行最终的一道轻轧的一种无光表面加工2D产品用于对表面要求不严的用途，一般用材，深冲用材NO.2B光泽强于NO.2DNO.2D处理后，经过抛光辊进行最终一道轻度冷轧，以取得适当光泽。这是最常用的表面加工，该加工也可作为抛光的第一步。一般用材BA光亮如镜无标准，但通常是光亮退火的表面加工，表面反射性很高。建筑材料，厨房用具NO.3粗研磨将NO.2D和NO.2B材，用100200#（单位）的砥粒研磨带，进行研磨建筑材料，厨房用具NO.4中间研磨将NO.2D和NO.2B材，用150180#砥粒研磨带进行研磨而获得的抛光表面，这是通用的，有镜面反射的带有可见晶粒的光亮表面同上NO.240细研磨将NO.2D和NO.2B材，用240#砥粒研磨带进行研削厨房用具NO.320极细研磨将NO.2D和NO.2B材，用320#砥粒研磨带进行研削同上NO.400光泽接近于BA将NO.2B材，用400#抛光轮进行研削一般用材，建筑用材，厨房用具HL发纹研磨适当粒子大小的研磨材料进行发纹研削（150240#）其砥粒很多楼房，建筑用材NO.7接近于镜面研磨用600#回转抛光轮进行研磨美术用，装饰用NO.8镜面研磨镜子用抛光轮进行研磨反光镜，装饰用5）形状,板（卷板、平板） 管（无缝管、焊管等） 型材（棒、线、丝等）带（精密）带钢：主要由民营企业生产，不锈钢窄带钢厂集中在浙江宁波和广东汕头，窄带产品多数进行深加工，如不锈钢焊管、器皿及建筑小五金件等，这类企业生产成本低，销售手段灵活，目前市场占有率较高。应用于电子、通讯及家电的高精度带钢仍由生产经验丰富、装备水平先进的国有企业生产。标准牌号对照：不锈钢的用途不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中得到了广泛应用，但在不同使用环境选择不同的不锈钢品种十分重要。表：主要不锈钢钢号的特性及其应用领域钢号特性用途300系301与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、螺母、弹簧、筛网301L 在301钢基础上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的强度。铁道车辆构架及外部装饰材料304作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，使用温度-196800）。医疗器具，建材，化学，船舶部件、汽车配件食品工业、家庭用品（餐具、橱柜、室内管线、热水器、浴缸等），农业300系304L 作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196800。应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件316L 作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。在含有氯离子腐蚀介质中，具有比304、304L更高的抗腐蚀能力。适用于海水淡化及水工业321在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430-900温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包400系409L 因添加了Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。410L 在410钢的基础上，降低了含C量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。430作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率抵，成形性及耐氧化性优。耐热器具、燃烧器、家电产品、餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网436L 耐热性、耐磨蚀性良好，因含有铌元素，故其加工性，焊接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产品、3层底的锅410作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛刻的腐蚀环境下使用；其加工性好。刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、餐具（刀叉）。420J1淬火后硬度高，耐蚀性好餐具（刀）、涡轮机叶片420J2淬火后，比420J1钢硬度升高刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刀）200系201 （美标）与304钢相比， Ni含量少，Mn含量高，无磁性，硬度强，耐腐蚀性差。照明设备、电信杆、汽车框架等干燥环境下普通用途。202 （美标）与201钢相比，Mn含量高，无磁性，硬度强。耐腐蚀性差。照明设备、电信杆、汽车框架等普通用途。国内不锈钢生产状况1）国企，合资企业，民营三分天下，生产能力旗鼓相当板卷：太钢、宝钢、张浦、酒钢、青浦、宝新、联众、泰钢、上海克虏伯。（国资、合资）窄带民营企业：热轧钢带 内蒙古华业、宁波华光、宁波全兴、友谊特钢、宁波东盟、瑞田钢业、东南特钢、福建吴航、西南不锈、河南金汇、清远青山、东益佛冈、诚德特钢、江西盛达、广西桂新。（江苏无锡、兴化和浙江温州、宁波等地区有上百家不锈钢民营或私营企业，多数采用工频炉化钢生产不锈钢、没有精炼设备，生产装备水平落后，劳动生产率低，资源浪费和环境污染严重。 ）关注：淘汰落后产能2） 粗钢和钢材生产达到历史最高水平3） 生产品种以板带材为主，钢种以奥氏体不锈钢为主4） 主要生产企业按产量排序是太钢、张家港和宝新，生产品种以冷轧薄板为主不锈钢原料镍 ：镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。镍并不是唯一的奥氏体形成元素，常见的奥氏体形成元素还有：碳、氮、锰、铜等。在不锈钢中通过增加一定量锰、氮元素，也可以形成奥氏体不锈钢，即200系不锈钢。 铬 ：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。钼：钼能促使不锈钢表面钝化，具有增强不锈钢抗点腐蚀和缝隙腐蚀的能力。在不锈钢中加入钼和铜是提高不锈钢在非氧化性介质中抗蚀性能的有效途径。只有在含铬钢中钼才能发挥作用。一般来说,铬含量越高,钼提高钢耐点蚀性能效果越明显。锰：在不锈钢中生产中，锰是一种很强的奥氏体成型元素。添加锰元素形成奥氏体不锈钢是200系不锈钢的生产先决条件。Ni(eq) =Ni+0.31*Mn+22*C+14.2*N+Cu。锰在不锈钢冶炼过程中起到脱氧和脱硫的作用，形成的氧化物和硫化物都是非常稳定的化合物，在200系不锈钢的冶炼过程中应该氧和硫的含量。同时，锰增加不锈钢的强度。废钢：200系不锈钢镍资源紧缺，中国不锈钢需求的发展，特别是巨大的民用市场和缺镍的国情。外观上类似传统的300系不锈钢。（弊端？假冒304）铬锰系列不锈钢最早出现于20世纪30年代初期，50年代作为节约镍的一种方法，在美国被更多地使用，一直到今天仍有新的钢种被不断地开发出来。这种材料的普及是因为全球镍价的波动（涨价）以及不锈钢生产技术的进步。铬镍系奥氏体不锈钢（300系）：钢强度和硬度偏低，不宜在承受较重负荷及对硬度和耐磨性有较高要求的设备和部件上使用。铬锰系奥氏体不锈钢（200系）是往钢中加入锰和（或）氮代替贵重金属镍元素而发展起来的，它的奥氏体化元素，除锰之外还有氮，一般还有适量的镍。钢中锰起稳定奥氏体的作用。适宜在承受较重负荷而耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。第一，性能好。200系列奥氏体不锈钢在耐腐蚀性、强度、寿命期等性能上都与300系列相当，只是硬度稍高，外观表面的光亮度、颜色、色泽比300系列稍差一些； 第二，成本低。200系列不锈钢是在冶炼中提高了锰的含量增加了氮，用这两个元素代替了镍，使镍的含量降低到2.5%5%的范围，其成本较300系列低15%20%。因而200系列不锈钢又被称为“穷人用不锈钢”，说明它是物美价廉的不锈钢； 第三，很实用。200系列与300系列相似，可以应用于很多领域，由于价格低，所以特别适用于缺乏镍资源的发展中国家。200系列不锈钢只适用于耐弱腐蚀介质的一般用途性能不能完全代替300系列不锈钢。任何考虑使用200系列钢种的地方都可以找到最适合的铬镍钢（300 系列）和铁素体钢（400系列）产品作为替代。现市场上流通的标准200系不锈钢具有以下典型化学成分：1）4%镍钢种： 约4%Ni，16%Cr，0.1%C，0.002%S，0.04%P； 2）1%镍钢种： 约1%Ni，15%Cr，0.1%C，0.002%S，0.03%P。 以上两种元素配比为基础，添加其它元素（例如：Cu、N）提高钢种的加工性能等其它方面的性能。铬锰系列钢种的特征是镍含量大大减少，但会加入锰，通常还会加入氮和铜（这两种元素同样具有形成奥氏体的特性）。最典型的铬锰系列钢种通常是按照它们的镍含量来进行称谓的，即所谓201“1镍”钢和202“4镍”钢。广州联众联众L1 ,L4地区别生产现况： 区分用途钢种主要生产企业美国304(L)代替钢201,201L,201LN,AK, Allegheny,Carpenter 汽车结构用, 高强度耐蚀结构 Nitronic30,AL30(204) Nitronic40,AL40等 印度代替304Jindal,J1,J3,J4Jindal中国代替304J1,J3,J4,201,202TISCO,YUSCO欧洲汽车结构用Nirosta,H-400,H-500TKN日本无磁性,电子产品YUS130S,S-4,NM15M新日铁,日冶,日金1）用Mn代替Ni原料成本减少；2）Mn使N的溶解度增加,可以添加高N，高硬度，耐磨损钢，没有磁性钢等；作为高功能材用途尚在开发中，作为304代替用钢时，为了遏止材质硬化，限制 N含量(0.2% 以内)，或者添加Cu ；3）和300系对比Cr含量较低， 耐蚀性较差。200系钢种的主要应用200（Cr-MN-Ni）系列不锈钢化学成分统计表牌号化学成分 wt%CMnSi P SCrNiMoCu N1Cr17Mn6Ni5N(201)0.155.51.000.0600.030163.50.257.5018.05.501Cr18Mn8Ni5N(202)0.157.51.000.0600.0301740.2510.019.06.002Cr17Mn15Ni2N(205)0.12141.000.0600.03016.510.320.2515.018.01.750.401Cr18Mn10Ni5Mo3N0.108.51.000.0600.0301742.80.212.019.06.003.500.302Cr15Mn15Ni2N0.15141.000.0600.030141.50.150