不鏽鋼
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钢、铁、以及其他铁合金 |
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铁碳合金中的相与显微组织 |
钢(按成分分类) |
钢(按应用分类) |
其他含鐵材料 |
锻铁(熟铁、工业纯铁,含碳量≤0.04%) |
不锈钢[1](英語:Stainless steel,rustless steel),也称为不锈耐酸钢、水铜铁,台語也稱為白鐵仔(臺灣話:pe̍h-thih-á);在冶金學中,是指在大气和酸、碱、盐等腐蚀性介质中,呈现钝态、耐蚀、不生锈,含高铬(常12%~30%)的合金钢,通常另含有鎳、鉬、釩、錳、鎢等元素;而決定不鏽鋼防鏽能力,最重要的金屬元素就是鉻。国际上以重量計算定義,不锈钢是最低铬含量为10.5wt%,最高碳含量为1.2 wt%的合金钢[2],或鉻含量超過10%的「鐵合金」[3]。此名稱源於它不像普通鋼那樣容易腐蝕生鏽[4]。
如果合金鋼含鉻或其他元素比例很低,則只能在表面形成氧化膜保護而仍會氧化,具有像銅或鋁的防蝕特色,這種鋼材就並非不鏽鋼,而是耐候鋼。鉻與低碳含量相配合,可顯示出明顯的耐腐蚀性和耐热性,還可以加入镍、钼、釩、鈦、鈮、錳、鎢、鋁、銅、氮、硫、磷和硒,使其表面會產生防锈的氧化膜,以提高對特殊環境的耐腐蝕性和抗氧化性,並賦予特殊性能,從而保護鋼材本身受到外界環境中的空氣(尤指氧氣)、水、某些酸、碱的氧化腐蝕。
大多數不锈鋼先在電爐或氧氣頂吹轉爐(轉爐)中熔化,然後在另一煉鋼爐中精煉,主要為了降低碳含量。在氩-氧脱碳法中,將氧和氩的氣體混合物噴入鋼水中。改變氧和氩的比例,通過將碳氧化為一氧化碳而不使昂貴的鉻氧化和損失,來將碳含量降低到控制的水平。因此,在初始的熔化操作中可使用較便宜的原料,如高碳的鉻鐵。
历史
[编辑]1913年哈利·布雷尔利发明了一种马氏体不锈钢并随后使其工业化[5]。1924年eeket研制了一种含铬量更高的不锈钢,相当于铁素体不锈耐酸钢。
1931年,巴德公司制造出世界首架不锈钢飞机。
分類
[编辑]晶体结构
[编辑]不锈钢按照晶体结构分为五大类:奥氏体不锈钢(A1,A2,A3,A4,A5)、铁素体不锈钢(F1)、马氏体不锈钢(C1,C4,C3)、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。[6]
- 奥氏体不锈钢(英语:austenitic stainless steel)含有16%-26%铬和35%以下的镍,通常具有最高的耐腐蚀性,不能通过热处理进行强化,并且无磁性;最常见的类型是18/8,或称304级,即含有18%铬和8%镍;典型的用途包括飞机工业、乳制品和食品加工工业。奥氏体不锈钢(A*-50较软/A*-70 适合冷加工/ A*-80具有高强度)
- 铁素体不锈钢(英语:ferritic stainless steel)含有10.5%-27%铬,而不含镍,由于碳含量低(0.2%以下),不能通过热处理进行强化,仅用于防腐蚀要求不高的场合,如建筑和汽车装潢方面。铁素体不锈钢(F1-45较软/F1-60适合冷加工)
- 马氏体不锈钢(英语:martensitic stainless steel)通常含有11.5%-18%铬和1.2%以下的碳,有时也含镍,可通过热处理进行强化,具有中等的耐腐蚀性,用于刀具、外科用具、扳手和涡轮机。
- 双相不锈钢(英语:duplex stainless steel)混合了奥氏体和铁素体不锈钢的微观晶体结构,其理想比例为50:50,即使商用产品会采用40:60的比例。通过比奥氏体不锈钢含比例更高的铬(19-32%)和钼(最高5%)以及更低比例的镍来划分。双相不锈钢具有大约两倍于奥氏体不锈钢的屈服强度。相比于304和316不锈钢,其混合型的晶体结构产生了对于氯化物腐蚀的更佳的防腐蚀性。石油和天然气工业是最大的使用者。
- 沉淀硬化型不锈钢(英语:precipitation hardening grade stainless steel)基体为奥氏体或马氏体组织,并能通过沉淀硬化(又称时效硬化)处理使其硬(强)化的不锈钢。
抗蚀性
[编辑]不锈钢按其抗蚀性分:不锈钢(在空气中能抵抗腐蚀)和不锈耐酸钢(在某些化学介质中能抵抗腐蚀)。
化学成分
[编辑]按化学成分可分为高铬不锈钢(如4Cr13、Cr17、Cr28、Cr17Ti 等)、铬镍不锈钢(如0Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti)、铬锰氮不锈钢(如Cr17Mn13Mo2N)。
各标准不锈钢号对照表 | ||||
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EN-DIN标准钢号 | EN-标准钢牌号 | ASTM/AISI钢牌号 | UNS编号 | GB-中国国标牌号 |
1.4310 | X10CrNi18-8 | 301 | ||
1.4318 | X2CrNiN18-7 | 301LN | ||
1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | S30403 | |
1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | S30403 | 00Cr18Ni9 |
1.4311 | X2CrNiN18-10 | 304LN | S30453 | |
1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 | 06Cr19Ni10(GB/T3280-2007) |
1.4948 | X6CrNi18-11 | 304H | S30409 | |
1.4303 | X5CrNi18 12 | 305 | ||
1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | S32100 | 0Cr18Ni11Ti |
1.4878 | X12CrNiTi18-9 | 321H | S32109 | |
1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
1.4432 | X2CrNiMo17-12-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
1.4401 | X5CrNiMo17-12-2 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
1.4436 | X3CrNiMo17-13-3 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
1.4406 | X2CrNiMoN17-12-2 | 316LN | S31653 | |
1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | S31635 | |
1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | 316LN | S31653 | |
1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | 317L | S31703 | |
X10CrNiTi189 | 347 | 0Cr18Ni11Nb | ||
1.4512 | X6CrTi12 | 409 | 0Cr11Ti | |
S41000 | 0Cr13 | |||
410 | 1Cr13 | |||
420J1 | 2Cr13 | |||
1.4016 | X6Cr17 | 430 | 1Cr17 | |
1.4118 | X40CrMo15 | 440A | S44002 | 8Cr13 |
1.4112 | 440B | S44004 | 9Cr13 | |
1.4125 | 440C | S44003 | 11Cr18 | |
440F | S44020 | |||
1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | N08904 | 00Cr20Ni25Mo4.5Cu |
1.4547 | X1CrNiMoCuN20-18-7 | S31254 |
应用
[编辑]目前,市场上的不锈钢品种超过230种,常使的也有近50种,其中约80%是奥氏体不锈钢(18铬-8镍)的衍生物,20%是由13铬钢演变而成。
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用不锈钢制造的管道和配件
健康問題
[编辑]由於各種類型的不鏽鋼有不同的特性,在長期貼近人體使用,可能對人體產生有害的影響。不锈钢协会联盟委托瑞典皇家工学院对1.4003、1.4016、1.4597(+Cu)、1.4404、1.4301、1.4162等七种不锈钢测试,结果显示金属释放量均未超,可以用于食品接触材料。[8]
2014年5月8日,台灣專家凌永健強調,不鏽鋼湯匙用久後有鏽、刮痕、凹凸不平則莫用,因為有溶出有害物的疑慮。消基會也補充說,雖然錳是人體必須的微量礦物質之一,但若吸收過量,會影響神經系統,引發記憶障礙,甚至是帕金森氏症;部份鎳化合物已被認定是人體致癌物[9]。
执行标准
[编辑]在中国,不锈钢管执行的标准有:GB1220-84、GB4241-84、GB4356-84、GB1270-80、GB12771-91等等。
相关
[编辑]参考來源
[编辑]- 文献
- 陳怡儒、楊和慶、到手香、紀宗廷、林欣瑜、柯昭儀、雲琇卿、吳怡亭、盂美雲、林煜庭、鄭諺彌、陳亭瑋、陳昭明、葉宗桓、林宏儒、蘇怡帆. 《圖解日用品安全全書》. 臺灣: 易博士出版社(城邦文化). 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2 (中文).`
- 引用
- ^ 陳怡儒 2011,第304-305頁
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. (原始内容存档于2022-01-14).
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. (原始内容存档于2022-05-03).
- ^ 1104 超視《食在有健康》食在好安心-便當盒鍋具餐具毒跡密佈 吃了不孕傷腦筋 之 知識篇. [2013-11-06]. (原始内容存档于2021-12-15).
- ^ A non-rusting steel. New York Times. 31 January 1915.
- ^ ISSF. 不锈钢介绍 (PDF). (原始内容 (PDF)存档于2011).
- ^ What is Stainless Steel?. [2006-12-26]. (原始内容存档于2006-09-24).
- ^ 使用不锈钢进行食物的安全制备 (PDF). worldstainless. 2019 [2023-11-30]. (原始内容存档 (PDF)于2024-02-23).
- ^ 楊淑閔; 裴禛(攝). 不鏽鋼餐具刮鏽 恐溶出有害物. 臺北: 中央通訊社. 2014-05-08 [2014-05-08]. (原始内容存档于2018-08-27).
外部链接
[编辑]- (英文)Articles About Stainless Steel by International Stainless Steel Forum
- (英文)What is stainless steel (页面存档备份,存于互联网档案馆) by BSSA
- (英文)Euro Inox(multilingual portal)
- (英文)Comprehensive Information About Stainless Steel (页面存档备份,存于互联网档案馆) by The Stainless Steel Information Center
- (英文)Comprehensive Information About Metallurgy of Stainless Steel (页面存档备份,存于互联网档案馆) by Cambridge University
- (英文)Life Cycle Costing of Stainless Steel
- 铁素体不锈钢解决方案 (页面存档备份,存于互联网档案馆)
- 新200 系列”钢种
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