不锈钢材是一种不易生锈的钢材,它不仅具备不锈性,还有耐酸性(耐蚀性)。这种特性源于其表面形成的富铬氧化膜(钝化膜)。随着钢材中铬含量的增加,其耐蚀性会相应提升。当铬含量达到一定比例时,钢材的耐蚀性会发生显著变化,由易生锈转变为不易生锈,由不耐蚀变为耐腐蚀。
不锈钢材的分类方法多样,可以根据不同的标准进行划分。按照室温下的组织结构,可分为马氏体型、奥氏体型、铁素体和
双相不锈钢;按照主要化学成分,可分为铬
不锈钢和铬镍不锈钢两大系统;按照用途,可分为耐
硝酸耐酸钢、耐
硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等多种类别;按照耐蚀类型,可分为耐点蚀不锈钢、耐
应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;还可以按照功能特点,如无磁性、易切削性、低温适应性、高强度等进行分类。不锈钢材因其卓越的耐蚀性、成型性、相容性以及在广域温度范围内的强韧性等优点,在多个行业中得到广泛应用。
奥氏体不锈钢在常温下呈现出奥氏体组织,通常含有约18%的铬、8%-10%的镍和约0.1%的碳。这一类型的
不锈钢无磁性,具有高韧性和塑性,但强度较低,无法通过
相变强化,只能通过冷加工增强。添加特定元素如硫、钙、硒、碲等,能够改善其易切削性。奥氏体不锈钢除了耐
氧化性酸介质腐蚀外,还对含有钼、铜、硅、铌、钛、氮等元素的化合物具有良好的耐腐蚀性。低含碳量或添加钛、镍等元素可以显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅含量的
奥氏体不锈钢在
硝酸环境中表现出良好的耐蚀性。由于其全面的良好性能,奥氏体不锈钢被广泛应用于各个领域。
铁素体不锈钢在使用状态下主要以铁素体组织为主,铬含量在11%-30%之间,拥有
立方晶系晶体结构。这些钢种一般不含镍,有时也会包含微量的钼、钛、铌等元素。它们具有导热系数大、膨胀系数小、抗氧化性好、抗
应力腐蚀等特点,适用于制作耐大气、水蒸气、水及
氧化性酸腐蚀的部件。尽管存在塑性差、焊接后塑性和耐蚀性下降等问题,但由于炉外精炼技术的发展,这些问题得到了有效解决,从而促进了铁素体不锈钢的广泛应用。
双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体两种组织,其中每一种组织大约占一半。在碳含量较低的情况下,铬含量在18%-28%,镍含量在3%-10%。一些钢种还会含有钼、铜、硅、铌、钛、氮等合金元素。这种钢种结合了奥氏体和
铁素体不锈钢的优点,相对于铁素体不锈钢,其塑性、韧性更高,没有室温脆性,同时耐晶间腐蚀和耐
氯化物应力腐蚀能力也显著提高。此外,它们还保持着铁素体不锈钢的475°C脆性以及较高的导热系数和超塑性。相比于
奥氏体不锈钢,
双相不锈钢的强度更高,耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀性能也有显著提升。双相
不锈钢具有出色的耐孔蚀性能,同时也是一种节省镍的不锈钢。
马氏体不锈钢可以通过热处理来调节其力学性能,是一种可通过淬火硬化的一类不锈钢。典型的牌号包括2Cr13, 3Cr13, 4Cr13等。经过淬火处理后,其硬度较高,根据不同回火温度可以获得不同的强韧性组合。马氏体不锈钢主要用于制造蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械等领域。根据化学成分的区别,
马氏体不锈钢可分为马氏体
铬钢和马氏体铬镍钢两类。根据组织和强化机理的不同,还包括马氏体
不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。