今天组成不锈钢家族的合金组于1913年在英国谢菲尔德诞生;哈里·布里尔利试着用多种合金作为炮管钢，他注意到从其中一种试炉上切下的样品不会生锈，而且实际上很难蚀刻。当他研究这种奇怪的物质时，它含有大约13%的铬。这导致了不锈钢餐具钢的发展，谢菲尔德因此而闻名。巧合的是，大约在同一时间，法国也进行了开发工作，第一批奥氏体不锈钢的生产达到了顶峰。 世界范围内不锈钢的消耗量正在增加。建筑和建筑行业对不锈钢的需求越来越大，因为它具有美观的外观，耐腐蚀，低维护和强度。许多其他行业也出于类似的原因采用不锈钢，尽管它比普通碳钢更贵，但在投入使用时不需要进行处理、涂层或喷漆。支持这一观点的证据来自家用电器制造商，他们有越来越多的产品，传统上被称为“白色家电”，是用不锈钢制造的。 不锈钢家族不锈钢是含约10.5%铬的铁基合金;这就形成了一种保护性的自愈合氧化膜，这就是为什么这类钢具有“不锈”或耐腐蚀特性的原因。氧化层自愈的能力意味着，无论表面去除多少，钢都是耐腐蚀的。当碳或低合金钢被锌或镉等金属涂层或油漆等有机涂层保护不受腐蚀时，情况就不是这样了。 虽然所有的不锈钢都依赖于铬的存在，但其他的合金元素通常被添加以提高其性能。不锈钢的分类在金属中是不寻常的，因为它是基于其冶金结构的性质-使用的术语表示组成钢晶粒的原子的排列，当用显微镜在高倍放大率下观察经过抛光的材料切片时，就可以观察到。取决于钢的化学成分稳定阶段的组织可能是由奥氏体或铁素体,“双”的这两个阶段马氏体时创建的一些钢正迅速从高温淬火,或由沉淀有何结构硬化。 不同族之间的关系如图1所示。表1给出了不同族的性质的粗略比较。
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图1所示。不锈钢系列。 |
奥氏体不锈钢这一组包含至少16%的铬和6%的镍(基本等级304被称为18/8)，范围一直到高合金或“超级”奥氏体如904L和6%钼级。 还可以添加其他元素，如钼、钛或铜，以修改或改善其性能，使其适用于许多关键应用，包括高温和耐腐蚀。这组钢也适用于低温应用，因为镍含量的影响，使钢奥氏体避免了低温脆性的问题，这是其他类型的钢的特点。 不同奥氏体等级之间的关系如图2所示。
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图2。奥氏体不锈钢 |
铁素体不锈钢这些是普通铬(10.5至18%)等级，如430级和409级。在较高的合金等级如434和444以及专利等级3CR12中，它们的中等耐蚀性和较差的制造性能得到了改善。 不同铁素体等级之间的关系如图3所示。
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图3。铁素体不锈钢系列。 |
马氏体不锈钢马氏体不锈钢也以添加铬作为主要合金元素为基础，但其碳含量较高，铬含量一般较铁素体型低(例如410级和416级为12%);431级的铬含量约为16%，但尽管铬含量如此之高，显微组织仍为马氏体，因为该级还含有2%的镍。 不同马氏体等级之间的关系如图4所示。
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图4。马氏体不锈钢族。 |
双相不锈钢双相不锈钢如2304和2205(这些名称表明成分为23%的铬，4%的镍和22%的铬，5%的镍，但这两个等级都含有进一步的少量合金添加)的显微组织由奥氏体和铁素体的混合物组成。双铁素体-奥氏体钢结合了每一类钢的一些特征:它们抗应力腐蚀开裂，尽管不如铁素体钢那么抗;它们的韧性优于铁素体钢，但低于奥氏体钢，强度比(退火后)奥氏体钢大大约两倍。此外，双相钢的一般耐蚀性等于或优于304和316，而且一般的点蚀性优于316。它们的韧性在-50°C以下和300°C以上暴露后会降低，所以只能在这些温度之间使用。 图5显示了各种双工等级之间的关系。
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图5。双相不锈钢系列。 |
沉淀硬化不锈钢这些是含有铬和镍的钢，可以发展非常高的抗拉强度。这一组中最常见的品位是“17-4 PH”，也称为630品位，由17%铬、4%镍、4%铜和0.3%铌组成。这些钢的最大优点是它们可以在“固溶处理”条件下供应。在这种情况下，钢刚好可以加工。在机械加工、成形等之后，钢可以通过单一的、相当低的温度“时效”热处理硬化，而不会造成部件的变形。 不锈钢的特点广泛的不锈钢组的特点可以被看作是与更熟悉的普通碳“低碳钢”钢相比。概括地说，不锈钢有: •较高的加工硬化率 •高延性 •更高的强度和硬度 •更高的热强度 •高耐蚀性 •高低温韧性 •低磁响应(仅奥氏体) •成品表面必须保持耐腐蚀。 这些性质特别适用于奥氏体族，并在不同程度上适用于其他等级和族。 这些性能对不锈钢的可能应用领域有影响，但也影响到制造方法和设备的选择。app亚博体育 表1 (A部分)。不锈钢族性能比较。
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奥氏体 |
一般没有 |
很高 |
高 |
通过冷工作 |
双工 |
是的 |
媒介 |
很高 |
不 |
铁素体 |
是的 |
媒介 |
媒介 |
不 |
马氏体 |
是的 |
媒介 |
媒介 |
淬火和回火 |
沉淀硬化 |
是的 |
媒介 |
媒介 |
年龄变硬 |
钢铁对磁铁的吸引力。注意，如果冷处理，某些等级的磁铁可能会被吸引。 2=在每组的等级之间存在显著差异，例如自由加工等级的耐腐蚀性较低，钼含量较高的等级的耐腐蚀性较高。 表1 (B部分)。不锈钢族性能比较。
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奥氏体 |
很高 |
很高 |
很高 |
很高 |
双工 |
媒介 |
低 |
媒介 |
高 |
铁素体 |
媒介 |
高 |
低 |
低 |
马氏体 |
低 |
低 |
低 |
低 |
沉淀硬化 |
媒介 |
低 |
低 |
高 |
3=在零度以下用韧性或延展性测量。奥氏体在低温下仍具有延展性。 标准的分类不锈钢有许多不同的品种，美国钢铁协会(AISI)在过去指定了一些作为标准成分，导致了普遍使用的三位数编号系统。现在，SAE和ASTM已经接管了这一角色，它们为新等级分配了1个字母+ 5个数字的UNS编号。这些标准不锈钢的全系列包含在钢铁协会(ISS)中。《不锈钢钢产品手册》和SAE/ASTM统一编号系统手册。某些其他等级没有标准编号，而是由其他国家或国际规格或特殊产品规格(如焊丝标准)涵盖。 |