結(jié)構(gòu)工程師輔導(dǎo)：不銹鋼的有關(guān)實(shí)用知識(shí)

　　一、不銹鋼熱軋鋼板

　　不銹鋼熱軋鋼板是用熱軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板。厚度不大于3mm的為薄板，厚度大于3mm的為厚板用于化工、石油、機(jī)械、船舶等行業(yè)制造耐蝕零件、容器和設(shè)備。其分類和牌號(hào)如下：

　　1.奧氏體型鋼

　　(1)1Cr17Mn6Ni15N;(2)1Cr18Mn8Ni5N;(3)1Cr18Ni9;(4)1Cr18Ni9Si3;(5)0Cr18Ni9;

　　(6)00Cr19Ni10;(7)0Cr19Ni9N;(8)0Cr19Ni10NbN;(9)00Cr18Ni10N;(10)1Cr18Ni12;

　　(11) 0Cr23Ni13;(12)0Cr25Ni20;(13) 0Cr17Ni12Mo2;(14) 00Cr17Ni14Mo2;

　　(15) 0Cr17Ni12Mo2N;(16) 00Cr17Ni13Mo2N;(17) 1Cr18Ni12Mo2Ti;(18) 0Cr18Ni12Mo2Ti;

　　(19) 1Cr18Ni12Mo3Ti;(20) 0Cr18Ni12Mo3Ti;(21) 0Cr18Ni12Mo2Cu2;

　　(22) 00Cr18Ni14Mo2Cu2;(23) 0Cr19Ni13Mo3;(24) 00Cr19Ni13Mo3;(25) 0Cr18Ni16Mo5;

　　(26) 1Cr18Ni9Ti;(27) 0Cr18Ni10Ti;(28) 0Cr18Ni11Nb;(29) 0Cr18Ni13Si4

　　2.奧氏體――鐵素體型鋼

　　(30)0Cr26Ni5Mo2;(31)00Cr18Ni5Mo3Si2;

　　3.鐵素體型鋼

　　(32)0Cr13Al;(33) 00Cr12;(34)1Cr15;(35)1Cr17;(36)1Cr17Mo;(37)00Cr17Mo;

　　(38)00Cr18Mo2;(39)00Cr30Mo2;(40)00Cr27Mo

　　4.馬氏體型鋼

　　(41)1Cr12;(42)0Cr13;(43);1Cr13;(44)2Cr13;(45)3Cr13;(46)4Cr13;

　　(47)3Cr16;(48)7Cr17

　　5.沉淀硬化型鋼

　　(49)0Cr17Ni7Al

　　二、不銹鋼冷軋鋼板

　　不銹鋼冷軋鋼板是用冷軋工藝生產(chǎn)的不銹鋼鋼板，厚度不大于3mm的為薄板， 厚度大于3mm的為厚板。用于制作耐腐蝕部件，石油、化工的管道、容器、醫(yī)療器械、船舶設(shè)備等，其分類和牌號(hào)如下：

　　1.奧氏體型鋼

　　除與熱軋部分相同外(29種)，還有：(1)2Cr13Mn9Ni4(2)1Cr17Ni7(3) 1Cr17Ni8

　　2.奧氏體――鐵素體型鋼

　　除與熱軋部分相同外(2種)，還有：(1)1Cr18Ni11Si4AlTi(2) 1Cr21Ni5Ti

　　3.鐵素體型鋼

　　除與熱軋部分相同外(9種)，還有：00Cr17

　　4.馬氏體型鋼

　　除與熱軋部分相同外(8種)，還有1Cr17Ni2

　　5.沉淀硬化型鋼：同熱軋部分

　　三、鐵素體、奧氏體、馬氏體簡(jiǎn)介

　　大家知道固態(tài)金屬及合金都是晶體，即在其內(nèi)部原子是按一定規(guī)律排列的，排列的方式一般有三種即：體心立方晶格結(jié)構(gòu)、面心立方晶格結(jié)構(gòu)和密排六方晶格結(jié)構(gòu)。金屬是由多晶體組成的，它的多晶體結(jié)構(gòu)是在金屬結(jié)晶過程中形成的。組成鐵碳合金的鐵具有兩種晶格結(jié)構(gòu)：910℃以下為具有體心立方晶格結(jié)構(gòu)的α――鐵， 910℃以上為具有面心立方晶格結(jié)構(gòu)的Υ――鐵。如果碳原子擠到鐵的晶格中去，而又不破壞鐵所具有的晶格結(jié)構(gòu)，這樣的物質(zhì)稱為固溶體。碳溶解到α――鐵中形成的固溶體稱鐵素體，它的溶碳能力極低，最大溶解度不超過0.02%.而碳溶解到Υ――鐵中形成的固溶體則稱奧氏體，它的溶碳能力較高，最高可達(dá)2%.奧氏體是鐵碳合金的高溫相。鋼在高溫時(shí)所形成的奧氏體，過冷到727℃以下時(shí)變成不穩(wěn)定的過冷奧氏體。如以極大的冷卻速度過冷到230℃以下，這時(shí)奧氏體中的碳原子已無擴(kuò)散的可能，奧氏體將直接轉(zhuǎn)變成一種含碳過飽和的α固溶體，稱為馬氏體。由于含碳量過飽和，引起馬氏體強(qiáng)度和硬度提高、塑性降低，脆性增大。不銹鋼的耐蝕性主要來源于鉻。實(shí)驗(yàn)證明，只有含鉻量超過12%時(shí)鋼的耐蝕性能才會(huì)大大提高，因此，不銹鋼中的含鉻量一般均不低于12%.由于含鉻量的提高，對(duì)鋼的組織也有很大影響，當(dāng)鉻含量高而碳含量很少時(shí)，鉻會(huì)使鐵碳平衡，圖上的Υ相區(qū)縮小，甚至消失，這種不銹鋼為鐵素體

　　組織結(jié)構(gòu)，加熱時(shí)不發(fā)生相變，稱為鐵素體型不銹鋼。當(dāng)含鉻量較低(但高于12%)，碳含量較高，合金在從高溫冷卻時(shí)，極易形成馬氏體，故稱這類鋼為馬氏體型不銹鋼。鎳可以擴(kuò)展Υ相區(qū)，使鋼材具有奧氏體組織。如果鎳含量足夠多，使鋼在室溫下也具有奧氏體組織結(jié)構(gòu)，則稱這種鋼為奧氏體型不銹鋼。

　　四、不銹鋼在各領(lǐng)域的應(yīng)用

　　1.1960年――1999年約40年間，西方國(guó)家的不銹鋼產(chǎn)量從215萬噸猛增到1728萬噸，增加了約8倍，平均年增長(zhǎng)率約為5.5%.不銹鋼主要用于廚房、家電、運(yùn)輸、建筑、土木各領(lǐng)域。在廚房器具方面主要有水洗槽和電氣、煤氣熱水器，家電產(chǎn)品主要有全自動(dòng)洗衣機(jī)的滾筒。從節(jié)能和再循環(huán)等環(huán)保的觀點(diǎn)看，不銹鋼的需求有望進(jìn)一步擴(kuò)大。在運(yùn)輸領(lǐng)域主要有鐵道車輛和汽車的排氣系統(tǒng)，用于排氣系統(tǒng)的不銹鋼在每輛車中約為20-30kg，全世界的年需求約100萬噸，這是不銹鋼最大的應(yīng)用領(lǐng)域。在建筑領(lǐng)域，最近的需求急劇增長(zhǎng)，如：新加坡地鐵車站的防護(hù)裝置，使用了約5000噸的不銹鋼外裝飾材。再如日本1980年以后，用于建筑業(yè)的不銹鋼增長(zhǎng)了約4倍，主要用作屋頂、大樓內(nèi)外裝飾和結(jié)構(gòu)材。80年代，在日本沿海地區(qū)使用304型無涂漆材作為屋頂材料，從防銹考慮，逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槭褂猛科岵讳P鋼。進(jìn)入90年代，開發(fā)了具有高耐蝕性的20%以上高Cr鐵素體系不銹鋼，被用作屋頂材料，同時(shí)為了美觀性，開發(fā)了各種表面精加工技術(shù)。在土木領(lǐng)域，日本的水壩吸水塔使用不銹鋼。歐美的寒冷地區(qū)，為防止高速公路和橋梁的凍結(jié)需撒鹽，這就加速了鋼筋的腐蝕，所以使用不銹鋼鋼筋。在北美的道路中，近3年間約有40處采用了不銹鋼鋼筋，每處的使用量為200-1000噸，今后不銹鋼在該領(lǐng)域的市場(chǎng)將有所作為。

　　2.今后擴(kuò)大不銹鋼應(yīng)用的關(guān)鍵是環(huán)保、長(zhǎng)壽命和IT的普及。

　　關(guān)于環(huán)保方面，首先從大氣環(huán)保的觀點(diǎn)看，用于抑制二惡英發(fā)生的高溫垃圾焚燒裝置、LNG發(fā)電裝置和使用煤的高效發(fā)電裝置的耐熱、耐高溫腐蝕不銹鋼的需求將擴(kuò)大。還有估計(jì)在21世紀(jì)初將投入實(shí)際應(yīng)用的燃料電池汽車的電池殼也將使用不銹鋼。從水質(zhì)環(huán)保的觀點(diǎn)看，在給水、排水處理裝置中，具有優(yōu)異耐蝕性的不銹鋼也將擴(kuò)大需求。關(guān)于長(zhǎng)壽命，在歐洲已有的橋梁、高速公路、隧道等設(shè)施中，不銹鋼的應(yīng)用在增加，預(yù)計(jì)這種潮流將遍及全世界。還有日本一般住宅建筑的壽命特別短為20-30年，廢材處理成為一大問題。最近以壽命達(dá)到100年為目標(biāo)的建筑物開始出現(xiàn)，這樣具有優(yōu)異耐久性的材料需求將增長(zhǎng)。從地球環(huán)保的觀點(diǎn)看，長(zhǎng)壽命在減少土木、建筑廢材的同時(shí)，有必要從引入新概念的設(shè)計(jì)階段探討如何降低維修成本。關(guān)于 IT的普及，在IT的發(fā)展和普及過程中，功能材料在設(shè)備硬件方面起很大的作用，對(duì)高精密度、高功能材料的要求非常大。如：在手機(jī)和微機(jī)部件中，靈活應(yīng)用了不銹鋼的高強(qiáng)度、彈性和非磁性等特性，使得不銹鋼的應(yīng)用擴(kuò)大。還有在半導(dǎo)體和各種基板的制造設(shè)備中，具有良好清潔度和耐久性的不銹鋼發(fā)揮了重要作用。不銹鋼具有多種其它金屬?zèng)]有的優(yōu)異性能，是一種具有優(yōu)異耐久性和再循環(huán)性的材料。