一、不銹鋼簡(jiǎn)介

　　耐空氣、蒸汽、水等弱腐蝕介質(zhì)和酸、堿、鹽等化學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼。又稱不銹耐酸鋼。實(shí)際應(yīng)用中，常將耐弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼稱為不銹鋼，而將耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕的鋼稱為耐酸鋼。由于兩者在化學(xué)成分上的差異，前者不一定耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕，而后者則一般均具有不銹性。不銹鋼的耐蝕性取決于鋼中所含的合金元素。鉻是使不銹鋼獲得耐蝕性的基本元素，當(dāng)鋼中含鉻量達(dá)到1.2％左右時(shí)，鉻與腐蝕介質(zhì)中的氧作用，在鋼表面形成一層很薄的氧化膜（ 自鈍化膜），可阻止鋼的基體進(jìn)一步腐蝕。除鉻外，常用的合金元素還有鎳、鉬、鈦、鈮、銅、氮等，以滿足各種用途對(duì)不銹鋼組織和性能的要求。

　　不銹鋼通常按基體組織分為：

　　1、鐵素體不銹鋼。含鉻12％～30％。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高 ， 耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。

　　2、奧氏體不銹鋼。含鉻大于18％，還含有 8％左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。

　　3、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼。兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。

　　4、馬氏體不銹鋼。強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。

　　5、沉淀硬化型不銹鋼。具有有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中應(yīng)用。

　　按成分可分為Cr系（SUS400）、Cr－Ni系（SUS300）、Cr－Mn－Ni（SUS200）及析出硬化系（SUS600）。

二、不銹鋼歷史

　　不銹鋼是具有60年發(fā)展歷程的現(xiàn)代材料

三、不銹鋼作用

　　自本世紀(jì)初發(fā)明不銹鋼以來(lái)，不銹鋼就把現(xiàn)代材料的形象和建筑應(yīng)用中的卓越聲譽(yù)集于一身，使其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手羨慕不已。不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生腐蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設(shè)計(jì)的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員的需要。

四、不銹鋼牌號(hào)分組

　　200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不銹鋼

　　300 系列—鉻-鎳 奧氏體不銹鋼

　　301—延展性好，用于成型產(chǎn)品。也可通過(guò)機(jī)械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強(qiáng)度優(yōu)于304不銹鋼。

　　302—耐腐蝕性同304，由于含碳相對(duì)要高因而強(qiáng)度更好。

　　303—通過(guò)添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。

　　304—通用型號(hào)；即18/8不銹鋼。GB牌號(hào)為0Cr18Ni9。

　　309—較之304有更好的耐溫性。

　　316—繼304之後，第二個(gè)得到最廣泛應(yīng)用的鋼種，主要用于食品工業(yè)和外科手術(shù)器材，添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結(jié)構(gòu)。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來(lái)使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級(jí)不銹鋼通常也符合這個(gè)應(yīng)用級(jí)別。[1]

　　型號(hào) 321—除了因?yàn)樘砑恿蒜佋�素降低了材料焊縫銹蝕的風(fēng)險(xiǎn)之外其他性能類似304。

　　400 系列—鐵素體和馬氏體不銹鋼

　　408—耐熱性好，弱抗腐蝕性，11%的Cr，8%的Ni。

　　409—最廉價(jià)的型號(hào)（英美），通常用作汽車排氣管，屬鐵素體不銹鋼（鉻鋼）。

　　410—馬氏體（高強(qiáng)度鉻鋼），耐磨性好，抗腐蝕性較差。

　　416—添加了硫改善了材料的加工性能。

　　420—“刃具級(jí)”馬氏體鋼，類似布氏高鉻鋼這種最早的不銹鋼。也用于外科手術(shù)刀具，可以做的非常光亮。

　　430—鐵素體不銹鋼，裝飾用，例如用于汽車飾品。良好的成型性，但耐溫性和抗腐蝕性要差。

　　440—高強(qiáng)度刃具鋼，含碳稍高，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚磲峥梢垣@得較高屈服強(qiáng)度，硬度可以達(dá)到58HRC，屬于最硬的不銹鋼之列。最常見的應(yīng)用例子就是“剃須刀片”。常用型號(hào)有 三種：440A、440B、440C，另外還有440F（易加工型）。

　　500 系列—耐熱鉻合金鋼。

　　600 系列—馬氏體沉淀硬化不銹鋼。

　　630—最常用的沉淀硬化不銹鋼型號(hào)，通常也叫17-4；17%Cr，4%Ni。

五、不銹鋼為什么耐腐蝕？

　　所有金屬都和大氣中的氧氣進(jìn)行反應(yīng)，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續(xù)進(jìn)行氧化，使銹蝕不斷擴(kuò)大，最終形成孔洞�？梢岳�用油漆或耐氧化的金屬（例如，鋅，鎳和鉻）進(jìn)行電鍍來(lái)保證碳鋼表面，但是，正如人們所知道的那樣，這種保護(hù)僅是一種薄膜。如果保護(hù)層被破壞，下面的鋼便開始銹蝕。

　　不銹鋼的耐腐蝕性取決于鉻，但是因?yàn)殂t是鋼的組成部分之一，所以保護(hù)方法不盡相同。

　　在鉻的添加量達(dá)到10．5％時(shí)，鋼的耐大氣腐蝕性能顯著增加，但鉻含量更高時(shí)，盡管仍可提高耐腐蝕性，但不明顯。原因是用鉻對(duì)鋼進(jìn)行合金化處理時(shí)，把表面氧化物的類型改變成了類似于純鉻金屬上形成的表面氧化物。這種緊密粘附的富鉻氧化物保護(hù)表面，防止進(jìn)一步地氧化。這種氧化層極薄，透過(guò)它可以看到鋼表面的自然光澤，使不銹鋼具有獨(dú)特的表面。而且，如果損壞了表層，所暴露出的鋼表面會(huì)和大氣反應(yīng)進(jìn)行自我修理，重新形成這種"鈍化膜"，繼續(xù)起保護(hù)作用。

　　因此，所有的不銹鋼都具有一種共同的特性，即鉻含量均在10．5％以上。

六、不銹鋼的類型

　　"不銹鋼"一詞不僅僅是單純指一種不銹鋼，而是表示一百多種工業(yè)不銹鋼，所開發(fā)的每種不銹鋼都在其特定的應(yīng)用領(lǐng)域具有良好的性能。成功的關(guān)鍵首先是要弄清用途，然后再確定正確的鋼種。有關(guān)不銹鋼的進(jìn)一步詳細(xì)情況可參見由NiDI編制的"不銹鋼指南"軟盤。

七、維修及清理

　　和其它曝露于大氣中的材料一樣，不銹鋼也會(huì)臟，在雨水沖刷，人工沖洗和已臟表面之間還存在著一種相互關(guān)系。

　　通過(guò)把相同的板條直接放在大氣中和放在有棚的地方確定了雨水沖刷的效果。人工沖洗的效果是通過(guò)人工用海綿沾上肥皂水每隔六個(gè)月擦洗每塊板條的右邊來(lái)確定的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與放在有棚的地方和不被沖洗的地方的板條相比，通過(guò)雨水沖刷和人工擦洗去除表面的灰塵和淤積對(duì)表面情況有良好的作用。而且還發(fā)現(xiàn)，表面加工的狀況也有影響，表面平滑的板條比表面粗糙的板條效果要好。

　　因此洗刷的間隔時(shí)間受多種因素影響，主要的影響因素是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)。雖然許多不銹鋼幕墻僅僅是在擦玻璃時(shí)才進(jìn)行沖洗，但是，一般來(lái)講，用于外部的不銹鋼每年洗刷兩次。

八、典型用途

　　大多數(shù)的使用要求是長(zhǎng)期保持建筑物的原有外貌。在確定要選用的不銹鋼類型時(shí)，主要考慮的是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。

　　然而，其它應(yīng)用越來(lái)越多的只是尋求結(jié)構(gòu)的完整性或不透水性。例如，工業(yè)建筑的屋頂和側(cè)墻。在這些應(yīng)用中，物主的建造成本可能比審美更為重要，表面不很干凈也可以。

　　在干燥的室內(nèi)環(huán)境中使用430不銹鋼效果相當(dāng)好。但是，在鄉(xiāng)村和城市要想在戶外保持其外觀，就需經(jīng)常進(jìn)行清洗。在污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)，表面會(huì)非常臟，甚至產(chǎn)生銹蝕。但要獲得戶外環(huán)境中的審美效果，就需采用含鎳不銹鋼。所以，304不銹鋼廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂及其它建筑用途，但在侵蝕性嚴(yán)重的工業(yè)或海洋大氣中，最好采用316不銹鋼。

　　現(xiàn)在，人們已充分認(rèn)識(shí)到了在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中使用不銹鋼的優(yōu)越性。有幾種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中包括了304和316不銹鋼。因?yàn)?quot;雙相"不銹鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強(qiáng)度及彈限強(qiáng)度融為一體，所以，歐洲準(zhǔn)則中也包括了這種鋼。 

產(chǎn)品形狀

實(shí)際上，不銹鋼是以全標(biāo)準(zhǔn)的金屬形狀和尺寸生產(chǎn)制造的，而且還有許多特殊形狀。最常用的產(chǎn)品是用薄板和帶鋼制成的，也用中厚板生產(chǎn)特殊產(chǎn)品，例如，生產(chǎn)熱軋結(jié)構(gòu)型鋼和擠壓結(jié)構(gòu)型鋼。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型焊管或無(wú)縫鋼管及其它形式的產(chǎn)品，包括型材、棒材、線材和鑄件。

九．不銹鋼的標(biāo)識(shí)方法

　　鋼的編號(hào)和表示方法

　　①用國(guó)際化學(xué)元素符號(hào)和本國(guó)的符號(hào)來(lái)表示化學(xué)成份，用阿拉伯字母來(lái)表示成份含量：

　　如：中國(guó)、俄國(guó) 12CrNi3A

　　②用固定位數(shù)數(shù)字來(lái)表示鋼類系列或數(shù)字；如：美國(guó)、日本、300系、400系、200系；

　　③用拉丁字母和順序組成序號(hào)，只表示用途。

　　我國(guó)的編號(hào)規(guī)則

　　①采用元素符號(hào)

　　②用途、漢語(yǔ)拼音，平爐鋼：P、 沸騰鋼：F、 鎮(zhèn)靜鋼：B、甲類鋼：A、T8：特8

　　GCr15：滾珠

　　◆合結(jié)鋼、彈簧鋼，如：20CrMnTi 60SiMn、（用萬(wàn)分之幾表示C含量）

　　◆不銹鋼、合金工具鋼（用千分之幾表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即

　　0.1%C）,不銹 C≤0.08% 如0Cr18Ni9,超低碳C≤0.03% 如0Cr17Ni13Mo

　　國(guó)際不銹鋼標(biāo)示方法

　　美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)是用三位數(shù)字來(lái)標(biāo)示各種標(biāo)準(zhǔn)級(jí)的可鍛不銹鋼的。其中：

　　①奧氏體型不銹鋼用200和300系列的數(shù)字標(biāo)示，

　　②鐵素體和馬氏體型不銹鋼用400系列的數(shù)字表示。例如，某些較普通的奧氏體不銹鋼是以201、 304、 316以及310為標(biāo)記，

　　③鐵素體不銹鋼是以430和446為標(biāo)記，馬氏體不銹鋼 是以410、420以及440C為標(biāo)記，雙相（奧氏體－鐵素體），

　　④不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼以及含鐵量低于50%的高合金通常是采用專利名稱或商標(biāo)命名。

　　4)．標(biāo)準(zhǔn)的分類和分級(jí)

　　4-1分級(jí)：

　　①國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB ②行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YB ③地方標(biāo)準(zhǔn) ④企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/CB

　　4-2 分類：

　　①產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) ②包裝標(biāo)準(zhǔn) ③方法標(biāo)準(zhǔn) ④基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)

　　4-3 標(biāo)準(zhǔn)水平（分三級(jí)）：

　　Y級(jí)：國(guó)際先進(jìn)水平 I級(jí)：國(guó)際一般水平 H級(jí)：國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平

　　4-4國(guó)標(biāo)

　　GB1220-84 不銹棒材（I級(jí)） GB4241-84 不銹焊接盤園（H級(jí)）

　　GB4356-84 不銹焊接盤園（I級(jí)） GB1270-80 不銹管材（I級(jí)）

　　GB12771-91 不銹焊管（Y級(jí)） GB3280-84 不銹冷板（I級(jí)）

　　GB4237-84 不銹熱板（I級(jí)） GB4239-91 不銹冷帶（I級(jí)）

十．不銹鋼表面損傷和夾帶外來(lái)物的清洗

　　1、粉塵

　　制作經(jīng)常是在有粉塵的場(chǎng)地進(jìn)行，空氣中常帶有許多粉塵，它們不斷地落在設(shè)備表面。它們可以用水或堿性溶液去除掉。不過(guò)，有附著力的塵垢需要高壓水或蒸氣進(jìn)行清理。

　　2、浮鐵粉或嵌入的鐵

　　在任何表面上，游離鐵都會(huì)生銹并使不銹鋼產(chǎn)生腐蝕。因此，必須清除。浮粉一般可隨粉塵一起清除掉。有些粘著力很強(qiáng)，必須按嵌入的鐵處理。除粉塵外，表面鐵的來(lái)源很多，其中包括用普通碳鋼鋼絲刷清理和用以前在普碳鋼，低合金鋼或鑄鐵件上使用過(guò)的砂子、玻璃珠或其它磨料進(jìn)行噴丸處理，或在不銹鋼部件及設(shè)備附近對(duì)前面提到的非不銹鋼制品進(jìn)行修磨。在下料或吊過(guò)過(guò)程中如果不對(duì)不銹鋼采取保護(hù)措施，鋼絲繩、吊具和工作臺(tái)面上的鐵很容易嵌入或玷污表面。

　　訂貨要求和制作后檢查可以防止并發(fā)現(xiàn)游離鐵的存在，ASTM標(biāo)準(zhǔn)A380[3]規(guī)定了檢查不銹鋼表面鐵或鋼微粒的鐵銹試驗(yàn)法。當(dāng)要求絕對(duì)不能有鐵存在的時(shí)候，應(yīng)該使用這種檢驗(yàn)方法。如果結(jié)果令人滿意，應(yīng)用干凈的純水或硝酸對(duì)表面進(jìn)行洗滌，直到深藍(lán)色完全消失。

　　正如標(biāo)準(zhǔn)A380[3]指出的如果鐵銹試驗(yàn)溶液不能全部清除干凈，不推薦在設(shè)備的工藝表面，即用來(lái)生產(chǎn)人類消費(fèi)品的直接接觸表面采用這種試驗(yàn)方法。比較簡(jiǎn)單的試驗(yàn)方法是在水中暴露12~24小時(shí)，檢查是否有銹斑。這種試驗(yàn)靈敏性差，而且耗時(shí)。這些都是檢測(cè)試驗(yàn)，不是清理方法。如果發(fā)現(xiàn)有鐵存在，必須用后面介紹的化學(xué)和電化學(xué)的方法進(jìn)行清理。

　　3、劃痕

　　為了防止工藝潤(rùn)滑劑或生成物和/或污物積留，必須對(duì)劃痕和其它粗糙表面進(jìn)行機(jī)械清理。

　　4、熱回火色和其它氧化層

　　如果在焊接或修磨過(guò)程中不銹鋼在空氣中被加熱到一定的高溫，焊縫兩側(cè)、焊縫的下表面和底部都會(huì)出現(xiàn)鉻氧化物熱回火色。 熱回火色比氧化保護(hù)膜薄，而且明顯可見。顏色決定于厚度,可呈見彩虹色、藍(lán)色、紫色到淡黃色和棕色。較厚的氧化物一般為黑色。它是由于在高溫或長(zhǎng)時(shí)間在較高度下停留所致。當(dāng)出現(xiàn)任何一種這類氧化層時(shí)，金屬表面的鉻含量都會(huì)降低，造成這些區(qū)域的耐腐蝕性降低。在這種情況下，不僅要消除熱回火色和其它氧化層，還應(yīng)對(duì)它們下面的貧鉻金屬層進(jìn)行清理。

　　5、銹斑

　　制作前或制作過(guò)程中有時(shí)會(huì)看到不銹鋼產(chǎn)品或設(shè)備上生銹，這說(shuō)明表面受到嚴(yán)重污染。設(shè)備投入使用前必須把銹清除掉，徹底清理過(guò)的表面應(yīng)通過(guò)鐵試驗(yàn)和/或水試驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　6、粗糙的研磨和機(jī)加工

　　研磨和機(jī)加工都會(huì)造成表面粗糙，留有凹槽，重疊和毛刺等缺陷。每種缺陷也可能使金屬表面損傷到一定深度，以至于受損傷的金屬表面無(wú)法通過(guò)酸洗，電拋光或噴丸等方法清理掉。粗糙表面能夠成為發(fā)生腐蝕和沉積生成物的發(fā)源地，重焊前清理焊縫缺陷或清除多余的焊縫加強(qiáng)高都不能用粗磨進(jìn)行研磨。對(duì)后一種情況，應(yīng)再用細(xì)磨料研磨。

　　7、焊接引弧斑痕

　　焊工在金屬表面引弧時(shí)，會(huì)造成表面粗糙缺陷。保護(hù)膜受損，留下潛在的腐蝕源。焊工應(yīng)在已經(jīng)焊好的焊道上或在焊縫接頭的側(cè)邊引弧。然后將引弧痕跡熔入焊縫中。

　　8、焊接飛濺

　　焊接飛濺與焊接工藝有很大關(guān)系。例如：GTAM(氣體保護(hù)鎢極電弧焊)或TIG(惰性氣體保護(hù)鎢極焊)沒(méi)有飛濺。但是，采用GMAW(氣體保護(hù)金屬電弧焊)和FCAW(帶焊劑芯的電弧焊)兩種焊接工藝時(shí)如果焊接參數(shù)使用不當(dāng)會(huì)造成大量飛濺。出現(xiàn)這種情況時(shí)，必須調(diào)整參數(shù)。如果要解決焊接飛濺的問(wèn)題，焊接前應(yīng)在接頭的每一邊涂上防濺劑，這樣可以消除飛濺物的附著力。焊完后可以很容易地將這種防濺劑及各種飛濺物清理掉，可不損傷表面或帶來(lái)輕微損傷。

　　9、焊劑

　　利用焊劑進(jìn)行焊接的工藝有手工焊，帶焊劑芯電弧焊和埋弧焊，這些焊接工藝都會(huì)在表面留下細(xì)小的焊劑顆粒，普通的清理方法無(wú)法將它們清除掉。這此顆粒將是縫隙腐蝕的腐蝕源，必須采用機(jī)械清理方法去除這些殘留焊劑。

　　10、焊接缺陷

　　焊接缺陷如：咬邊、未焊透、密集氣孔和裂紋不僅降低接頭的牢固性，而且還會(huì)成為縫隙腐蝕的腐蝕源。改善這種結(jié)果進(jìn)行清理操作時(shí)，它們還會(huì)夾帶固體顆粒。這些缺陷可通過(guò)重新焊接或修磨后重焊進(jìn)行修補(bǔ)。

　　11、油和油脂

　　有機(jī)物質(zhì)如：油，油脂甚至指印都會(huì)成為局部腐蝕的腐蝕源。由于這些物質(zhì)能起屏障作用，它們會(huì)影響化學(xué)和電化學(xué)清理效果，因而必須徹底清理掉。ASTM A380有一種簡(jiǎn)單的斷水(WATERBREAK)試驗(yàn)檢測(cè)有機(jī)污染物。試驗(yàn)時(shí)，從垂直表面的頂部澆下水，在向下流的過(guò)程中水會(huì)沿著有機(jī)物質(zhì)的周圍分開。熔劑和/或酸性化學(xué)清洗劑可清除油跡和油脂。

　　12、殘余粘合劑

　　撕掉膠帶和保護(hù)紙時(shí)，粘合劑總有一部分殘留在不銹鋼表面。如果粘全劑還沒(méi)硬，可以用有機(jī)熔劑去除。但是，當(dāng)曝露在光和/或空氣中時(shí)，粘全劑變硬，形成縫隙腐蝕的腐蝕源。然后需要用細(xì)磨料進(jìn)行機(jī)械清理。

　　13、油漆、粉筆和標(biāo)記筆印

　　這些污染物的影響與油和油脂的影響相似。建議用干凈的刷子和干凈的水或堿性清洗劑進(jìn)行洗滌，也可以使用高壓水或蒸汽沖洗。

　　在使用狀態(tài)下以鐵素體組織為主的不銹鋼。含鉻量在11%~30%，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。這類鋼一般不含鎳，有時(shí)還含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，這類鋼具導(dǎo)熱系數(shù)大，膨脹系數(shù)小、抗氧化性好、抗應(yīng)力腐蝕優(yōu)良等特點(diǎn)，多用于制造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零部件。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點(diǎn)，因而限制了它的應(yīng)用。爐外精煉技術(shù)（AOD或VOD）的應(yīng)用可使碳、氮等間隙元素大大降低，因此使這類鋼獲得廣泛應(yīng)用。