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不銹鋼的常見分類
不銹鋼一般是指能耐大氣、蒸汽或水等介質腐蝕的鋼,具有以下3個特征:
1、含Cr>10.5%;
2、在鋼的表面有一層極薄的“皮膜”,即厚度只有數納米的氧化膜;
3、不容易生銹。
常用不銹鋼按組織結構來劃分,可分為馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼和過渡型不銹鋼(半奧氏體型不銹鋼,即兼有奧氏體和馬氏體不銹鋼的優點)。他們的成分和特點如下:
馬氏體型不銹鋼
鋼中含Cr量為12%~19%,含C量為0.10%~0.45%,個別含C量達1.00%。如:2Cr13、3Cr13、4Cr13、9Cr18等。
其主要特點是除含較高的Cr外,與鐵素體型不銹鋼相比,還含有較高的C,所以具有較高的強度、硬度和耐磨性。主要用來制作力學性能要求較高、抗腐蝕性能要求一般的工件。
鐵素體型不銹鋼
鋼中含Cr量為12%~30%和小于0.20%的C。如:1Cr17、1Cr25、1Cr28、0Cr17Ti、1Cr25Ti等。
其特點是含Cr量高,而含C量低,能抗大氣、抗硝鹽及鹽水腐蝕,高溫(低于700℃)抗氧化能力強,塑性和熱加工工藝性均好,并具有較好的切削加工性能。對熱疲勞不敏感,可制作高溫下工作的工件。
奧氏體型不銹鋼
鋼中含Cr量為12%~25%,含Ni量為1%~29%,有的還含有Mn和N(用來代替Ni),如1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti等。鋼中含Cr量為18%、含Ni量為8%左右的奧氏體不銹鋼通常稱為“18—8”型不銹鋼。
這類鋼具有良好的韌性、塑性、焊接性及抗腐蝕性能。廣泛應用于各種要求不銹、耐酸的設備中。它的缺點是含貴重元素Ni較多,同時在含S的氣氛中容易損壞,切削性能較差。
過渡型不銹鋼
過渡型不銹鋼又叫半奧氏體型不銹鋼或沉淀硬化不銹鋼。這類鋼兼有奧氏體和馬氏體不銹鋼的優點,即有較高的強度和良好的工藝性,又具有良好的耐腐蝕性能,工業常用的過渡型不銹鋼有17-7PH(0Cr17Ni7AI)等。
這類鋼由于含鎳量較低,經熱處理可形成不穩定的奧氏體甚至馬氏體,再經過時效處理,便可沉淀析出金屬間化合物使金屬強化。這類鋼主要用作高強度、高硬度而又耐蝕的化工機械設備及 零件。
不銹鋼的性能
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常見的304、316等鋼號含義
這是采用的美國AISI標準的鋼號表示法,對于鍛造鋼和鑄鋼,鋼號均由三位數字組成;第一位數字表示鋼的類型,其他二位數字只表示順序號。具體編號系列為:
2×× ——鉻錳鎳氮奧氏體鋼,××為順序號數字(下同)。例如“202”為含C≤0.15%、Mn≤10.0%、Si≤1.0%、Cr17%~19%、Ni4%~6%、N≤0.25%奧氏體不銹耐熱鋼。
3××——鎳鉻奧氏體鋼。例如“302”為相當于我國YB標準的1Cr18Ni9奧氏體不銹鋼。
4××——高鉻馬氏體和低碳高鉻鐵素體鋼。例如“403”大致相當于我國YB標準的1Cr13鋼?!?30”大致相當于我國YB標準的Cr17鋼。
5××——低鉻馬氏體鋼。例如“501”大致相當于我國YB的Cr5Mo耐熱鋼。
304不銹鋼是使用非常廣泛的不銹鋼型號,其耐高溫800攝氏度,具有耐腐蝕、易加工、韌性高等特點,用于工業制造、建筑裝飾、食品醫療等行業。304不銹鋼是通用型不銹鋼,廣泛用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕、成型性)的設備和機件。
316L不銹鋼是美國標準不銹鋼牌號。316L中的“L”,即英文Low之意,表示316L是同系中含碳量更低的材料。與316L不銹鋼材質類似的我國家標準不銹鋼牌號(型號)是O22Cr17Ni12Mo2,其對應的數字代號(按美國UNS制度編碼)為S31603。
與304相比,316L不銹鋼大大提高了抗化學腐蝕的性能,且比其他鋼種具有更高的抗高溫蠕變、應力斷裂和抗拉強度。
316L不銹鋼比304更耐大氣和類似的輕度腐蝕。316L不銹鋼在硫酸溶液中的耐蝕性能比其他Cr-Ni型不銹鋼(比如304、321等)高得多。在溫度為49℃時,316L不銹鋼可耐濃度高達5%的這種酸溶液。在溫度為38C時,316L不銹鋼對濃度更高的溶液有極好的耐蝕性。(注意:在含硫氣體發生冷凝的地方,316L不銹鋼比其他類型更耐腐蝕,然而,這種情況下,酸的濃度對侵蝕速率有明顯影響,需謹慎決定)
那么問題來了,304不銹鋼和316不銹鋼那個好?該怎么選?
情況1:當對耐腐蝕性能要求不高時,304不銹鋼更好,因為相比316不銹鋼,304不銹鋼單價更低。
情況2:當使用場景對耐氯離子腐蝕、耐熱性能有較高要求時,316不銹鋼更好。因為316L不銹鋼含鉬(Mo)元素,其所形成的碳化物極為穩定,能阻止奧氏體加熱時的晶粒長大,減小鋼的過熱敏感性。另外,鉬元素能使鈍化膜更致密牢固,從而有效提高不銹鋼的耐氯離子(Cl-)腐蝕性。
總之,316不銹鋼和304哪個好,需要綜合考慮實際使用場景的各項需求,以求可靠耐用、成本經濟。
304和304L不銹鋼對比
1、不銹鋼304和304L的化學元素含量有差異,后者碳含量更低;
2、不銹鋼304和304L在特定使用場景(尤其焊接狀態)下的性能有差異,前者具有更好的耐晶間腐蝕性。
304L即低碳的304鋼,在一般狀態下,其耐蝕性與304鋼相似,但在焊接后或者消除應力后,其抗晶界腐蝕能力優秀;在未進行熱處理的情況下,亦能保持良好的耐蝕性,使用溫度-196℃~800℃。
在高合金鋼中,奧氏體不銹鋼被認為可焊性最好,304和304L不銹鋼都是典型的奧氏體不銹鋼。
在焊制狀態下,較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環境中產生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
因此,在可能會引起晶間腐蝕的侵蝕性環境中采用去除應力的低碳材料,304L是一種較好的選擇??梢赃@么說,304L是碳含量較低的304不銹鋼的變種,更適用于需要焊接的場合。
其他不銹鋼的特性
最后想說,所謂的不銹鋼并不是真的就完全不會生銹了,在大部分常規條件下,不銹鋼具有抗腐蝕性能,但并不是在所有環境下都不生銹。例如在高溫下,含50%的硫酸和鹽酸環境中,將會發生嚴重的腐蝕,致使金屬表面的保護膜破裂。
當然,我們也可以通過添加其他合金元,來提高抗腐蝕能力。比如,鉬和鉻增加了抗氯化物滲透的能力,鎳可改善某些酸性環境下的抗腐蝕能力。
THE END
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