不銹鋼的定義及分類(lèi)

  不銹鋼是指能夠抵抗大氣、蒸汽和弱腐蝕介質(zhì)的合金鋼。不銹鋼按不同顯微組織可分為馬氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼；按化學(xué)成分可以分為鉻錳系列和鉻鎳系列不銹鋼；按耐蝕性能不同分為耐點(diǎn)腐蝕不銹鋼、耐晶間腐蝕不銹鋼、耐縫隙腐蝕不銹鋼、耐應(yīng)力腐蝕不銹鋼等。不銹鋼因其具有優(yōu)異的塑韌性、耐蝕性、耐熱性、高強(qiáng)度和良好的冷加工性能等，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

 馬氏體不銹鋼是鉻含量在12%～18%范圍內(nèi)的一種不銹鋼，具有體心結(jié)構(gòu)，其顯微組織為馬氏體，至今已有近百年的發(fā)展歷史。通過(guò)熱處理（淬火、回火）可以對(duì)馬氏體不銹鋼的性能進(jìn)行調(diào)整，換言之馬氏體不銹鋼是一種可以通過(guò)熱處理硬化的不銹鋼。鉻含量為13%的不銹鋼是常用的馬氏體不銹鋼，典型牌號(hào)為Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13等。

 鐵素體不銹鋼具有體心立方結(jié)構(gòu)，鉻含量控制在12%～32%范圍內(nèi)，碳含量微量。鐵素體不銹鋼不僅貴重元素含量低，而且還表現(xiàn)出很好的耐蝕性，特別是在抵抗海水點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕上表現(xiàn)得尤為突出，因此掀起了冶金學(xué)者對(duì)其的關(guān)注。但是在對(duì)進(jìn)一步提高鐵素體不銹鋼的耐蝕性的研究時(shí)，又引發(fā)了一系列冶金學(xué)方面的問(wèn)題，比如它的室溫、低溫力學(xué)性能較差，缺口敏感性高，因此鐵素體不銹鋼自身的局限性限制了其發(fā)展和應(yīng)用。典型的鐵素體不銹鋼牌號(hào)有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo等。

 雙相不銹鋼是指以?shī)W氏體不銹鋼為基礎(chǔ)，提高鉻、硅等鐵素體形成元素的含量，同時(shí)降低鎳、碳、氮等奧氏體形成元素的含量，鋼中同時(shí)存在奧氏體組織與鐵素體組織的鋼種。由于雙相不銹鋼具有兩種組織的特征，表現(xiàn)出韌性高、脆性轉(zhuǎn)變溫度低、耐晶間腐蝕、焊接性能好、膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱系數(shù)高的特點(diǎn)，得到人們的青睞，發(fā)展勢(shì)頭較好，寶鋼已成功開(kāi)發(fā)出高級(jí)2205雙相不銹鋼。

 沉淀硬化型不銹鋼是一種鉻含量在10.5%以上，C含量低于1.2%，基體為奧氏體或馬氏體組織，且通過(guò)沉淀硬化處理可以使其硬化的不銹鋼。沉淀硬化不銹鋼的特點(diǎn)是在成分中除鉻、鎳元素外，還含有銅、鋁、鈦、鈮、鉬等熱處理沉淀析出元素，通過(guò)這些沉淀析出元素可以調(diào)整其力學(xué)性能；同時(shí)具有奧氏體或馬氏體顯微組織，因此具有抗蝕性和高強(qiáng)度性能。

 奧氏體不銹鋼在不銹鋼中占主導(dǎo)地位，約為不銹鋼總產(chǎn)量的60%，鋼號(hào)也最多，具有面心立方結(jié)構(gòu)，基本可分為鉻錳（200）和鉻鎳（300）兩大系列。Cr-Mn系列是從節(jié)約成本上考慮，通過(guò)以Mn代Ni保障組織的穩(wěn)定性；鉻鎳系列則是添加氮，同時(shí)含有少量的鎳，所以該系列鋼也被稱(chēng)為Cr-Mn-N或Cr-Mn-N-Ni不銹鋼；Cr-Ni系列則是以成本較高的鎳元素為主要的奧氏體化元素。奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性、焊接性、延展性和生物相容性，因此在化學(xué)、餐飲、海洋、石油和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中得到積極的應(yīng)用。近年來(lái)，隨著石油、化工和生物工程等快速發(fā)展，對(duì)不銹鋼的性能要求也不斷提高。但是又因?yàn)榕c鎳資源之間產(chǎn)生矛盾，通過(guò)Adcock第一次對(duì)以氮代鎳不銹鋼的研究得出氮元素可以代替鎳元素穩(wěn)定奧氏體組織，氮元素的添加可以改善不銹鋼的性能。