用了那么多年,今天才知道什么是不锈钢,内含303,304,316,420,440常用不锈钢特性
儿时,爸爸从上海带过来一个不锈钢水杯。
我非常喜爱,常见这一水杯煮茶,好像每一片叶子都透着芳香。
之后背井离乡念书,我还是喜欢不锈钢水杯,和玻璃与陶瓷杯子对比,它更大的优势是非常容易摔碎。
但其实那么多年了,我还不太理解不锈钢为何不生锈,也从来没想过不锈钢是否真的不生锈。
之前我写了一篇有关马氏体和奥氏体不锈钢的帖子,随后在知乎上有小伙伴向我咨询,说在网上买的不锈钢水杯,里胆材料是403不锈钢,跟我说安不安全的,也是有小伙伴跟我说,平时生活中,哪一种材料厨具比较合适,304能够,跟我说410行吗,也有小伙伴只想掌握带磁性的厨房刀具。
我原来是提前准备回应这些问题的,但我发觉必须先出一些基础这个概念,因此这篇文章就当作是回应知乎问答好朋友难题的前奏篇吧。
1.什么叫不生锈?这个真的不生锈吗?
如同铝合金型材要以铝为基本元素铝合金一样,实际上不锈钢也是一种铝合金,只不过是它以铁为载体元素铝合金。
不锈钢的合金成分包含铬,镍,碳,钛等。
在其中,铬的添加,是不锈钢不生锈的重要。
它是由铬元素的特点决定的。
不锈钢中,铬成分更少大约为10.5%,能够在不锈钢的表面,形成一层防御性的自修复氧化层,这也是为什么不锈钢耐腐蚀的主要原因。
所说自修复,意思就是,假如防护膜受到损坏,它将于有氧运动的环境里再次产生氧化层,并持续给予防腐蚀维护。
所以有时候,我们在选择表层处理时,常见不锈钢,或是热镀锌,尤其是对于奥氏体不锈钢,尤其如此。
自然实践应用时,挑选热镀锌时大量,由于比较便宜啊,全世界历年生产制造1200万吨级锌,有一半都用以热镀锌。
这跟碳素钢或低合金,应用表面喷涂防腐蚀的基本原理并不相同,由于这类钢的表面喷涂划伤以后,防腐蚀性就极大消弱,乃至没了。
那样,不锈钢是否真的就不生锈呢?
其实也不是,不锈钢不生锈都是如果有条件。
在大多数基本环境下,不锈钢具有抗腐蚀特性,但是并不是在大多数自然环境中都不生锈。
比如高温下,含50%的硫酸和盐酸环境里,可能发生严重的腐蚀,导致金属表层的防护膜裂开。
自然,大家还可以通过加上别的铝合金元,来提升抗腐蚀能力,例如,钼和铬增强了抗氟化物渗入的能力,镍能改善一些酸碱性条件下的抗腐蚀能力。
2.不锈钢腐蚀这几种种类
不锈钢还有很多腐蚀种类,例如点腐蚀,间隙腐蚀,地应力腐蚀,电腐蚀,触碰腐蚀等。
在这里我就说好多个在一般环境下很容易出现的腐蚀。
(1)一般腐蚀
一般腐蚀一般是均匀的融解原材料,例如在化工企业中应用不锈钢来盛放强碱时。
(2)点腐蚀
点腐蚀,是由一点开始逐渐向扩散的腐蚀。
在强盐酸环境里,在浓度较高的氟化物,比如海面氧化钠环境里,或是在中国持续高温酸性,都很容易发生点腐蚀,导致管道,连接头等漏汽,渗水等诸多问题。
点腐蚀一旦开始,就很容易再次持续下去,由于点腐蚀部分未腐蚀一部分存有电位差。
在大多数情况下,可以用316和317不锈钢,来提升抗点腐蚀能力。除此之外,粗糙度低于0.5um表面,得到更好的抗点腐蚀能力。
(3)缝隙腐蚀
间隙腐蚀是通过氧气含量在裂缝的部分差别所引起的。
缝隙腐蚀与金属表层,密封圈,连接头等缝隙里的堆积物相关,在这里,少许液态会集聚并停滞不前,引起缝隙腐蚀。
据悉,木料,塑胶,塑胶,玻璃和活力微生物等都也会引起间隙腐蚀,一旦在间隙内逐渐腐蚀,其发展很快,特别是在氟化物环境里。
因此,通常采用含钼的不锈钢,例如316,317,来更大限度地降低缝隙腐蚀。自然,更好解决方法或是清除间隙设计。
(4)地应力腐蚀
地应力腐蚀是通过拉伸应力和腐蚀的联合作用所引起的。
大家都知道,很多铝合金总要经历地应力腐蚀干裂,例如氨里的紫铜,磷酸盐水溶液的碳素钢,海水里的铝合金型材等。
不锈钢在氟化物环境里容易受地应力腐蚀而干裂。
现阶段,地应力腐蚀的机制还没彻底清晰,但是通过试验与经验早已找到减少地应力腐蚀的办法。
例如,应用两相不锈钢2205,能提高抗地应力腐蚀能力,因为他对氟化物地应力腐蚀干裂具有优异的抵抗能力。
3.不锈钢的种类
针对不同的外部经济组织架构,不锈钢可分为奥氏体,马氏体,金相组织,及两相不锈钢(马氏体和金相组织两相)。
不同种类不锈钢铬镍成分不锈钢大家族马氏体不锈钢和两相不锈钢马氏体不锈钢
(1)马氏体不锈钢
马氏体不锈钢更少带有16%的铬,和6%的镍。
比如,有名的304不锈钢便是马氏体不锈钢,它含有18%的铬和8%的镍,又称为18/8不锈钢。镍的添加,可以使得马氏体不锈钢在低温下也可以用,不至于脆性断裂(超低温硬脆)。
马氏体不锈钢分成3系列和2系列产品不锈钢,300系列产品不锈钢,是含铬和镍的不锈钢,而200系列产品不锈钢,乃是含镁,镍和锰的不锈钢。
该类不锈钢能通过冷拉来硬底化,但是不能根据热处理工艺来硬底化。
在退火状态下,马氏体不锈钢基本都是非磁性的,但也有一部分可能会因冷拉逐渐变得有点带磁。
马氏体不锈钢具备优异的耐腐蚀性,出色的成形性。
常见的马氏体不锈钢有303,304,316,317等。
304不锈钢:它能够承受工程建筑里的一般生锈,能够抵御食品工业自然环境(高酸和氟化物持续高温标准以外),还能够抵御分析化学化学物质,染剂和多种有机化学化学物质。
304 L不锈钢(L=Low,低碳环保):在中等水平温度与浓度值下能够很好地抵御氰化钠和盐酸,广泛运用于存放液化石油气,电器产品和其它日用品,像厨具设备,医疗设备。
316不锈钢:该类不锈钢比304不锈钢含拥有更多的镍和2-3%的钼,因此比304不锈钢具有更高的耐腐蚀性,特别是在便于造成缝隙腐蚀的氟化物环境里。
317不锈钢:带有3-4%的钼,而且比316含拥有更多的铬,可以更好的抵御缝隙腐蚀和间隙腐蚀。
(2)金相组织不锈钢
金相组织不锈钢,是直铬400系列产品不锈钢,他们带有10.5%-25%的铬,具备中等水平强度抗腐蚀性能比较差的工艺性能,例如430,409便是金相组织不锈钢。
该类不锈钢不能通过热处理工艺开展硬底化,而只能依靠冷拉开展中等水平水平的硬底化,它们都是吸磁的,具有较好的可塑性,并具有抗腐蚀和抗氧化。
430是更重要的金相组织不锈钢。
金相组织和奥氏体不锈钢
金相组织不锈钢(3)奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是400系列产品不锈钢,其主要合金成分都是铬,相较于金相组织不锈钢,奥氏体不锈钢的碳含量高,而铬的含量比较低,比如410和416只带有12%的铬。
这种铝合金能通过热处理工艺开展硬底化,有带磁,具备中等水平抗腐蚀特性。 而且他们具有相当好一点的可塑性,热处理工艺之后可以使之抗压强度做到1379 MPa。
奥氏体不锈钢
410不锈钢是奥氏体不锈钢系列基本上铝合金,他在三种通用性不锈钢方面具有更低铝合金成分,一般用于必须强度耐腐蚀性结合的高应力零件,比如标准件。
410不锈钢在平和的空气,蒸气和大多数平和的有机化学环境里具有抗腐蚀能力。
(4)两相不锈钢(马氏体+金相组织)
两相不锈钢的显微结构是马氏体和金相组织的组合,因此它即具备马氏体不锈钢,也具备铁素不锈钢的特点。
例如,虽然比不上金相组织不锈钢抗地应力腐蚀能力强,但它也有着很高的耐氟化物地应力腐蚀干裂特性,具备优异的抗缝隙腐蚀和间隙腐蚀特性,而且其抗拉强度大约为传统式不锈钢两倍。
329型2205型属于典型的两相铝合金。
除此之外,一般两相不锈钢的耐腐蚀性,相当于或好于304和316,而且总而言之,其抗缝隙腐蚀耐心好于316,所以这些铝合金含镁量很高,有大概22%至25%的Cr。
(5)沉淀硬化不锈钢
这些也是铬钼合金钢,主要优点可以在“时效处理”环境下给予非常高的抗拉强度。这种情况中更常见的是“17-4 PH”,又称为630不锈钢,其成分为17%铬,4%镍,4%铜与0.3%铌。
不锈钢特性比照4.303,304,316,420,440常见不锈钢的特点
303,304,316这三种不锈钢全是马氏体不锈钢,关键合金成分是铬和镍,大部分时候并没有带磁,冷拉后有点带磁,机械设备工艺性能类似,关键区别就是抗腐蚀性与价格方面。
而410,420,440,440C就属于奥氏体不锈钢,这种不锈钢关键合金成分是铬,不添加镍元素,整体抗腐蚀特性并没有马氏体不锈钢好,有带磁。
常见不锈钢性能对比
说好不锈钢全集
304不锈钢的铬成分至少为18%,镍的成分至少为8%,所以其别称为18/8不锈钢。这类不锈钢具有优异的抗氧化性及抗腐蚀性,是用处较广,比较常见的马氏体不锈钢,与316不锈钢对比,304成本较低。
303要在304的基础上添加了硫或是硒,硫或硒的加上提升了钻削性,其成份更少包括17%的铬,8%的镍和0.15%的硫或硒。硫的添加要稍微减少耐腐蚀性,但增强了可加工性,这也是为什么需在标准件,轴套,滚动轴承和其它比较小的零件中应用它缘故。
316不锈钢更少包括16%的铬,10%的镍和2%的钼。304和316不锈钢间的关键区别就是,316不锈钢含钼。
钼的加上提升了耐腐蚀性,由于钼是一种过渡元素,具有较高的耐腐蚀性,它也使316不锈钢具备达到871℃高耐温性。假如自然环境中含有大量腐蚀性原素,或在水中的使用,优选316不锈钢。
410不锈钢是常用奥氏体不锈钢之一,它包含约12%的Cr,因而具备中等耐腐蚀性。与马氏体(如AISI304和AISI316)不一样,奥氏体具备带磁,能通过碳素钢和高合金钢什么的热处理工艺开展硬底化。
420不锈钢基本上就是410的高碳钢版本号,可以提供更高抗压强度,具有一定的耐磨性能,耐腐蚀性与高韧性。该类不锈钢用于制造耐空气,水蒸汽,水与两性氧化物的零件,例如滚动轴承,仪表设备,电器产品,滑轨等。
440,440C是高碳钢高铬奥氏体不锈钢,440具备高韧性,优良的硬度,耐腐蚀性,耐磨性和持续高温尺寸稳定性。440不锈钢可以采取与碳素钢同样的形式进行淬火和回火。440C,因其相对较高的淬火硬度和耐磨材料碳化铬而无法生产加工。
440和440C不锈钢用以在腐蚀性环境中工作的滚动轴承零件,还可以用于生产制造高质量专用工具,比如医疗手术刀片,普外和口腔器械,扭簧,厨具,凸轮轴,滚珠轴承,测量仪器等。
好啦,有关一般的不锈钢,咱们就先说到这儿吧。
那样,究竟什么是什么是食品级塑料不锈钢?和一般不锈钢有什么不同?
比较常见的食品级塑料不锈钢有什么?怎么分辨不锈钢是否食品级塑料不锈钢?
如何选择不锈钢厨具和悲剧?什么叫比较健康的厨具?哪些不锈钢是更佳的厨具?
应用不锈钢厨具需要注意什么难题?怎样维护保养和清洁不锈钢厨具?
别着急,这个不是要说的,大家有的是时间慢慢聊,终究创作这件事情就是为了终身成长。
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1.《Design Guidelines For The Selection And Use Of Stainless Steel》, NICKEL DEVELOPMENT INSTITUTE courtesy of AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE AND SPECIALTY STEEL INSTITUTE OF NORTH AMERICA
2.《Tables of Technical Properties》, The European Stainless Steel Development Association
3.《Introduction to Stainless Steels》,ASM International
4.《Technical Handbook of Stainless Steels》,Atlas Steels
5.《Stainless Steel Grade Datasheets》 ,Atlas Steels
American Iron and Steel Institute=AISI
Unified Numbering System=UNS
American Society for Testing and Material=ASTM
Society of Automotive Engineers=SAE