不锈钢基本知识

.z.●不锈钢的根本知识定义不锈钢是不锈钢与耐酸钢的简称。在冶金学和材料科学领域中，依据钢的主要性能特征，将含铬量大于12%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称做不锈钢。通常对在大气、水蒸气和淡水等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐腐蚀的钢种称不锈钢；对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称耐酸钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的，有条件的，实验说明，只有当基体中的含铬量≥12%后，钢才具有明显的抗锈性，但不是严格意义上的不锈。常用牌号200系列：Cr系列、Ni系列、Mn系列300系列：Cr系列、Ni系列400系列：Cr系列600系列：高温强度合金系列L：低碳，如SUS316LJ：日本独有的钢种，如SUS420J2*M：ASTM规格的专利钢种，如SUS*M27〔00Cr27Mo〕N：参加了氮，如SUS316NSUS(STEELUSESTAINLESS)SUH(STEELUSEHEATRESISTANT)〔GB1220-92GB3280-92〕GBJISGBJISGBJIS0Cr13SUS410S1Cr17Ni2SUS4311Cr17Ni7SUS3011Cr13SUS4101Cr15SUS4291Cr17Ni8SUS301J12Cr13SUS420J11Cr17SUS4301Cr18Ni9SUS3023Cr13SUS420J21Cr17Ni2SUS4310Cr18Ni9SUS3044Cr13SUS420J200Cr19Ni10SUS304L0Cr17Ni12Mo2SUS31600Cr17Ni14Mo2SUS316L0Cr18Ni11TiSUS321基体组织及性能：SUS304SUS316SUS316L奥氏体，无磁性，加工硬化明显，但是冷加工变形后带有磁性，原因是冷加工过程中引发产生马氏体组织，变硬而且有磁性。SUS430SUH409铁素体，有磁性，加工硬化不明显SUS430J2出厂时为铁素体，用户需淬火为马氏体组织使用铁素体加工硬化=位错引起的硬化奥氏体加工硬化=位错引起的硬化+马氏体转变引起的硬化〔补充各钢种的加工硬化曲线〕SUS3047.93SUS4307.70SUS3167.98SUS420J27.75●宝新产品介绍1、宝新公司实物质量控制标准执行日本工业标准JISG4305-1999。产品主要有SUS304、SUS430、SUS316、SUS316L、SUH409L，外表加工等级有2D、2B、NO.4、HL150#、HL180#、HL240#、HL320#。厚度0.3mm～3.0mm,宽度从40mm～1320mm。2、外表加工等级与工艺流程外表等级特征加工工艺2D呈略具光泽的银白色黑皮+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗2B呈光泽较佳的银白色，光泽度和平坦度比2D外表好黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+平整轧制NO.4具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制HL150#呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹较粗黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制HL180#呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比150#细黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制HL240#呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比180细黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制HL320#呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比240#细黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制3、JISG4305-1999标准对成分和机械性能的规定值钢种主要化学成分主要机械性能CSiMnPSNiCr其它屈服强度抗拉强度延伸率硬度%%%%%%%%N/mm2%HVSUS304≤0.08≤1.00≤2.00≤0.045≤0.0308.0010.518.0020.00≥205≥520≥40≤200SUS430≤0.12≤0.75≤1.00≤0.040≤0.030-16.0018.00≥205≥450≥22≤200SUS316≤0.08≤1.00≤2.00≤0.045≤0.03010.014.016.0018.00Mo≥205≥520≥40≤200SUS316L≤0.03≤1.00≤2.00≤0.040≤0.03012.015.016.0018.00Mo≥175≥480≥40≤200SUS420J20.260.40≤1.00≤1.00≤0.040≤0.030-12.0014.00≥225≥540≥18≤247SUH409L≤0.03≤1.00≤1.00≤0.040≤0.030-10.5011.75Ti6*C%≥195≥360≥25≤1704、宝新公司不锈钢化学成分与机械性能水平钢种主要化学成分主要机械性能CSiMnPSNiCr其它屈服强度抗拉强度延伸率硬度%%%%%%%%N/mm2%HVSUS3040.06±0.010.46±0.040.79±0.030.029±0.0030.008±0.0038.08±0.0418.23±0.15300±45670±4056±10170±10SUS4300.07±0.010.519±0.040.309±0.050.031±0.0030.005±0.0020.16±0.0516.16±0.09350±50510±4027±4168±10SUS3160.05±0.010.601±0.0041.154±0.0150.029±0.0010.001±0.000510.08±0.0216.80±0.09312±10625±1855±5159±5SUS316L0.02±0.0010.437±0.041.285±0.100.029±0.0020.001±0.000510.25±0.4316.90±0.272.063±0.023245±10525±1552±3154±4SUS420J20.308±0.020.473±0.070.548±0.0170.033±0.0030.006±0.0010.115±0.01412.40±0.07350±30610±1025±5185±5SUH409L0.006±0.0020.550±0.030.19±0.010.033±0.0020.001±0.0010.14±0.0311.06±0.030.021±0.001241±10410±1036±2130±5SUS304特性：用途广泛，具有良好的塑性、韧性、冷加工性，无热处理硬化现象，冷加工硬化倾向明显，在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐蚀性好，焊接后有晶间腐蚀倾向，固溶态无磁性，冷加工后有磁性，使用温度-196～800℃。用途：家庭用品〔1、2类餐具〕、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸、汽车配件、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件SUS316特性：耐蚀性和高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用，冷加工硬化倾向明显，固溶态无磁性，冷加工后有磁性用途：海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工业、沿海设施、螺栓、螺母SUS316L特性：耐蚀性比SUS316好，高温强度稍差，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性用途：海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工业、沿海设施、螺栓、螺母SUS430特性：热膨胀率低，具有较好的成型性，在大气、水蒸气等弱介质中具有不锈性，但当介质中含有较高CL-时不锈性显缺乏，在氧化性酸溶液中有良好的耐蚀性。用途：生产硝酸、硝铵的化工设备，如吸收塔、热交换器、酸槽、输送管道、贮槽等，耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房洗涤槽SUS420J2特性：淬火硬度高，可焊性差〔补充淬火特性曲线〕用途：刀具、螺栓、阀门、轴承、弹簧、板尺、餐具SUH409L特性：加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的温度范围从室温直到575C用途：广泛用于汽车尾气排气系统5、JISG4305-1999标准中钢带厚度允许偏差〔单位：毫米〕厚度宽度w＜12501250≤w＜16000.30≤t＜0.600.60≤t＜0.800.80≤t＜1.001.00≤t＜1.251.25≤t＜1.601.60≤t＜2.002.00≤t＜2.502.50≤t＜3.15±0.05±0.07±0.09±0.10±0.12±0.15±0.17±0.22±0.08±0.09±0.10±0.12±0.15±0.17±0.20±0.25直接生产厂家青睐宝新产品，贸易商对宝新产品公差的反映主要是不同产品之间的公差不稳定，经常存在小负公差。造成公差不稳的原因是宝新公司曾经实行过多个内部控制标准。宝新公司准备进展交货公差修订，分成两段，互不包含，增加公差的稳定性。6、钢板宽度允许偏差〔单位：毫米〕标准长度l≤35003500＜l≤6000JISG4305-19910～+50～+15宝新水平0～+20～+27、钢带宽度的允许偏差〔单位：毫米〕标准宽度l＜400400≤l＜630630≤l＜10001000≤l＜1524JISG4305-19910～+50～+50～+50～+5宝新水平0～+20～+20～+20～+28、钢板长度的允许偏差〔单位：毫米〕标准长度l≤35003500＜l≤6000JISG4305-19910～+100～+15宝新水平0～+50～+59、JISG4305-1999标准中钢板不平度的允许偏差〔单位：毫米〕宽度长度JIS标准宝新水平w≤1000l≤2000l＞2000≤15≤20≤3≤6w＞1000l≤2000l＞2000≤20≤20≤6≤6●外观判定方法JIS标准规定：由于卷带产品中无法切除有害缺陷，因此其中允许夹带局部缺陷。宝新公司现行标准中规定：合格品标准：合格品比例≥80%，废品比例≤5%。二级品标准：合格品比例≥60%，废品比例≤15%。分类名称程度允许量〔1m2范围内〕说明合格品二级品废品线状缺陷线状的缺陷：鳞状折叠划伤擦伤滑移带状辊印裂纹极小1/2小小中大特大A特大B允许有允许有允许有500mm以下200mm以下100mm以下不能有允许有允许有允许有合格局部≥60%包括特大在内800mm以下包括特大在内800mm以下包括特大在内800mm以下允许有1/2小：用#1000砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。小：用#400砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。中：用#150砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。大：用#80砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。特大A：超过大且缺陷宽度在3mm以下。特大B：缺陷宽度超过3mm钢板。外表裂纹不允许有反面允许在10点以内允许有*长度在10MM以下，并且发生在反面对外表无影响的钢板，但是，它仅适用于二级品产品。另外，对于#1000砂皮打磨3次便能除去凸起的缺陷，则不认为是具有凸起缺陷的钢板。鼓起点状缺陷点蚀：外表有点状的腐蚀极小小中大特大允许有10个以下不能有不能有不能有允许有30个以下*反面允许有允许有10点不能有允许有极小：用#1000砂皮打磨50次便可去除缺陷的钢板。小：用#400砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。中：用#150砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。大：用#80砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。特大：超过大缺陷的钢板。*长度在10mm以下，且发生在反面，并且对外表无影响，仅适用于二级产品。点状的缺陷：氧化皮点状凹陷辊印振痕压入滑移极小1/2小小中大特大A特大B特大C允许有允许有允许有20个以下5个以下2个以下不能有不能有允许有允许有允许有合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%允许有极小：在1mm以下用#1000砂皮打磨10次便可去除缺陷的钢板。*用#80砂皮打磨50次无法除去缺陷的钢板，或对另一面有影响的钢板，或者经研磨加工的产品，在经研磨之后凹陷部位的缺陷不能磨去而残留这些缺陷的产品。**供出口：用#150砂皮打磨50次便能除去缺陷。供国内：用#80砂皮打磨50次便能除去缺陷。但是，对外表有影响的缺陷，则按常规判定为"大〞缺陷。异物压入：压痕撞痕压入小中大特大A特大B特大C允许有20个以下5个以下2个以下不能有不能有允许有合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%合格局部≥60%允许有小：7mm以下中：10mm以下大：15MM以下特大A：20mm以下特大B：30mm以下特大C：超过30mm表面缺陷精加工不均：脏污酸洗不良油花纹振动花纹研磨不良小中大特大允许有允许有允许有20%以下允许有允许有允许有30%以下允许有小：认出与样品那样的色相相比的差异相当轻微。中：能觉察样品那样的色相差异。大：能明确地认定样品那样的色相差异。特大：超过"大〞缺陷的钢板。抛光性不良：外表粗糙研磨痕迹残留用#220砂皮打磨50次均匀进展加工的钢板用#150砂皮打磨50次均匀进展加工的钢板允许有小：与样品的色相相比差异相当轻微。中：能觉察样品那样的色相差异。大：能明确地认定样品那样的色相差异。特大：超过"大〞缺陷的钢板。外表粗糙：抛丸痕迹残留外表粗糙极小小中大特大无规定无规定无规定无规定20%以下无规定但对反面有影响的外表粗糙在50%以下允许有极小：用#400砂皮打磨50次便可除去的缺陷小：用#240砂皮打磨50次便可除去的缺陷中：用#150砂皮打磨50次便可除去的缺陷大：用#80砂皮打磨50次便可除去的缺陷特大：用#80砂皮打磨50次不可除去的缺陷小皱纹密集：皱纹B**皱纹小中大特大允许有允许有允许有20%以下允许有允许有允许有50%以下允许有小：很轻微，用#400砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。中：被认为明显，用#150砂皮打磨50次使可去除缺陷的钢板。大：可感觉有触感，用#80砂皮打磨50次便可去除缺陷的钢板。特大：超过大的缺陷范围的钢板。形状缺陷振动痕迹小中大特大允许有允许有不能有不能有允许有允许有允许有不能有允许有小：按样品目测可认定，但触感不明显。中：按样品目测可明确地认定，并且具有触感。大：与样品比照，具有较强的触感。特大：超过"大〞缺陷以上的钢板。轧辊停辊痕迹小中大特大2处以下2处以下不能有不能有合格局部≥50%合格局部≥50%合格局部≥50%不能有允许有小：按样品目测可认定，但触感不明显。中：按样品目测可明确地认定，并且具有触感。大：与样品比照，具有较强的触感。特大：超过"大〞缺陷以上的钢板。浪形：边浪中浪单侧条形浪极小小中大特大允许有允许有不能有不能有不能有允许有允许有允许有不能有不能有允许有极小：H/W=0.5/100以下小：H/W=1/100以下中：H/W=2/100以下大：H/W=3/100以下特大：H/W=3/100以上边部缺陷边部的打痕边部切缺小中大2处以下不能有无允许有允许有允许有允许有小：边部切缺状〔包括打痕〕1mm以下。中：边部切缺状〔包括打痕〕2mm以下。大：超过2mm钢板。(注)非剪切产品，只要保证合同宽度，则无规定。剪边不良小中大特大允许有允许有不能有不能有允许有允许有允许有合格局部≥50%允许有小：按样品的钢板。中：按样品的钢板。大：按样品的钢板。特大：大缺陷以上的钢板。●焊接性能典型不锈钢的物理常数钢种组织电阻系数〔20℃〕μΩ/cm导热系数〔100℃〕热膨胀系数〔0～1000℃〕×10-6融化温度范围〔℃〕304A720.05020.11400～1450321A720.05220.11400～1427316A740.05020.01376～1400430F600.06213.11482～1510420M570.05913.71482～1532低碳钢170.14414.81492～1520不锈钢的焊接特性：①引起焊区变形不均和晶粒粗大，不锈钢的电阻系数远大于低碳钢，在焊接时焊条及焊接区的母材都比拟容易被加热而融化，同时熔区周围的基体过热。②引起热裂纹，不锈钢的线膨胀系数大，导热系数小，热量不易传递，焊接时熔深大，焊接加热使构造膨胀，冷却时产生较大的收缩变形和拉应力。=3\*GB3③不锈钢焊接加工过程后，在焊接热影响区内容易引发晶间腐蚀。现象和识别：产生晶间腐蚀的设备或制品，其尺寸和外形几乎没有任何变化，从外部难以发现腐蚀的迹象，仍具有明显的金属光泽，取样检查可以发现，腐蚀部位的塑性和强度已严重丧失，冷弯时出现裂纹、脆断，腐蚀部位落地无金属声。钢的晶界由于受腐蚀变宽。原因是出厂态的不锈钢是碳的过饱和固溶体，不锈钢焊接加工过程中，在焊接热影响区内，在敏化温度〔450℃—850℃〕区间，碳向晶界扩散，并与基体中的铬形成碳化物Cr=23\*Arabic23C6〔含Cr量非常高，常达90%以上〕，Cr23C6很快在晶界形成，使晶界成网状，基体中大量的铬集中到Cr23C6中，由于焊接时间短，远处的铬来不及向这里扩散，造成焊缝区域基体局部贫铬，难以钝化，耐蚀性明显下降，于是在相应的腐蚀环境中优先被腐蚀。〔图解晶间腐蚀〕防范措施：①不锈钢的焊接标准要小于低碳钢，电流量约为低碳钢的80%。②尽可能使用较快的焊接速度，目的是减少热影响区宽度，缩短焊缝在敏化温度区间的停留时间，使焊缝处于一次稳定状态，以及细化焊缝组织。=3\*GB3③焊接时要选择适宜的焊接材料、保护气氛。焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响，焊条应具有与母材一样的化学成分，这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最正确的耐腐蚀性。SUS304采用奥002焊条。=4\*GB3④材料的外表必修在焊接之前进展清理，焊接之后去除焊渣。原因是不锈钢外表的惰性氧化膜赋予不锈钢以耐蚀性，但这层氧化膜非常薄，容易被加热、焊接、轧制、压力加工和其它加工程序所破坏。如果不锈钢外表被划伤，更多的铬会暴露出来，它和氧反响使钝化层重新形成。然而，如果有碳素钢粒子或其它异物嵌入划痕，钝化层就不能恢复，金属受潮或暴露在腐蚀性环境中时会被腐蚀。当进展焊接或热处理时，会产生复合氧化层，不锈钢基体外表覆盖了氧化物，阻止形成钝化层，为了重新形成钝化层，必须彻底去除这些复合氧化层。清理时应使用不锈钢刷，而对于根部和层间焊缝的打磨，则需用专用的磨石。焊接工艺简介TIG焊接：钨极惰性气体保护电弧焊接MIG焊接：带金属焊丝的惰性气体保护电弧焊接闪光焊：用高频电流产生弧光冲击焊接部位进展焊接微等离子焊接：TIG工艺的开展，可到达25000℃的温度。等离子电弧在非常高的温度下会产生收缩，同时电弧在水冷喷嘴中燃烧会再次收缩形成一个很细的电弧束，当这个高度收缩的电弧束传递到工件上时，会聚的热量产生较轻的变形、较高的焊接速度以及比之于TIG焊接法更高的生产率。焊接方式比照：种类TIGMIG闪光焊微等离子焊焊接速度慢较快快最快热影响区大大小最小电极消耗不消耗消耗不消耗不消耗焊缝外观好好差好适用材料各钢种各钢种Ni系各钢种适用厚度各厚度各厚度3.0毫米以上1.0毫米以下保护气体ArAr无无●耐腐蚀性腐蚀分类:金属腐蚀的形式有多种分类方法，①按作用的性质分为化学腐蚀和电化学腐蚀。化学腐蚀是金属直接与周围介质发生纯化学作用；电化学腐蚀是金属在酸、碱、盐等电介质中由于原电池的作用而引起的腐蚀。②按腐蚀形态可分为一般〔全面、均匀〕腐蚀和局部腐蚀。一般腐蚀是指腐蚀分布在整个不锈钢外表上；局部腐蚀是指腐蚀分布在不锈钢的*些局部，常见的有晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀等。不锈钢的耐腐蚀原理：不锈钢的耐腐蚀原理是通过提高材料本身的耐蚀性来到达控制腐蚀的目的。①参加合金元素Cr、Ni等提高基体金属的电极电位，减少微电池的数量，可有效地提高钢的耐蚀性。=2\*GB3②参加合金元素使钢在室温下获得单相固溶组织，也能减少微电池数量，从而提高钢的耐蚀性。=3\*GB3③在钢中参加合金元素使钢的外表形成构造致密、不溶入腐蚀介质、电阻又高的保护膜，亦能显著提高钢的耐蚀性。保护膜非常细密、柔软、稳定，成分主要是Cr、O、OH，厚度1—6nm。不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的，有条件的，实验说明，只有当基体中的含铬量≥12%后，钢才具有明显的抗锈性，但不是严格意义上的不锈。耐腐蚀性的标准是人为确定的，既要成认它，使用它，又要不能完全受它的约束，因为其中的很多数据只是一些实验室内的试验结果，与实际介质环境常常有较大的出入，要根据具体使用要求来确定是否耐腐蚀的具体标准。目前对不锈钢的耐腐蚀性多采用10级标准。耐腐蚀类别腐蚀率，mm/y等级Ⅰ完全耐蚀＜0.0011Ⅱ很耐蚀0.001～0.0052SUS316/L0.005～0.013SUS304Ⅲ耐蚀0.01～0.054SUS430/420J20.05～0.15Ⅳ尚耐蚀0.1～0.560.5～1.07Ⅴ欠耐蚀1.0～5.085.0～10.09Ⅵ不耐蚀＞10.010该标准适用于全面腐蚀类型，对局部腐蚀是不适用的。不锈钢在使用条件下年腐蚀率超过1mm者一般多不选用，即一般都选用7级以下。●成形性能深冲程度划分：深度在170毫米以上，冲压比2.0以上者为深度冲压；深度170毫米以下，冲压比2.0以下者为轻度冲压。冲压比—圆筒形容器条件下为样板直径/冲头直径；方形容器条件下为制品深度/对角线长。SUS304极限冲压比2.25。材料的根本性能与冲压成形性能的关系1、屈服强度〔σs〕屈服强度小，成形后回弹小，贴模性和定形性好。2、屈强比〔σs/σb〕屈强比对材料冲压成形性能影响较大，σs/σb小，板料由屈服到破裂的塑性变形阶段长，有利于冲压成形。一般来讲，较小的屈强比对板料在各种成形工艺中的抗破裂性都有利。屈服强度与抗拉强度关系：加工时应力需要超过屈服强度，钢材会产生塑性变形，但是不能超过抗拉强度，否则会断裂，因此屈服强度与抗拉强度就决定了加工应力的范围。3、延伸率延伸率大，板料允许的塑性变形程度大，抗破裂性较好，扩孔性能和"拉深—胀形〞复合成形性能也好。4、加工硬化系数〔n〕