哪種不銹鋼好,該如何選擇

2019-01-0810:29:14哪種不銹鋼好,該如何選擇已關閉評論

不銹鋼的種類有很多種,很多人都不知道選哪種好,其實,沒有好與不好之分,只有合適不合適。不銹鋼定義為鐵合金,鉻含量至少為10.5%。添加其他合金元素以增強其結(jié)構和性能,但從根本上說,不銹鋼被認為是具有耐腐蝕性能的鋼的選擇。

從經(jīng)濟角度來看,它們可以與更高成本的工程金屬和基于鎳或鈦的合金競爭,同時提供適用于廣泛應用的一系列耐腐蝕性能。它們具有比大多數(shù)聚合物產(chǎn)品(GRP)更好的強度,在其使用壽命結(jié)束時易于修復和可回收。

不同等級的不銹鋼

在選擇不銹鋼時,最重要的要考慮以下幾點:

  1. 耐腐蝕(或抗氧化)
  2. 機械和物理特性
  3. 可用的成型,制造和連接技術
  4. 環(huán)境和材料成本(包括總生命周期成本)?;痉椒ㄊ沁x擇盡可能低的成本,但要求耐腐蝕性。其他考慮因素如強度和淬透性是次要的。

耐腐蝕性能

鉻(Cr)含量使不銹鋼與其他鋼材不同。鋼上獨特的自修復“被動”表面層是由于鉻。商業(yè)上可獲得的牌號至少含有約11%的鉻。這些可以是鐵素體或馬氏體,取決于碳范圍控制。增加鉻可提高耐腐蝕性和抗氧化性,因此預計17%Cr 430(1.4016)鐵素體比'410S'(1.4000)類型有所改善。

類似地,我們可以知道在15%Cr下的馬氏體431(1.4057)具有比12%Cr 420(1.4021 / 1.4028)類型更好的耐腐蝕性。鉻含量超過20%可為雙相鋼和更高合金的奧氏體提供更好的“水性”耐腐蝕性,也是鐵素體和奧氏體耐熱等級的良好耐高溫氧化性能的基礎,如非常稀有的鐵素體446(25%Cr) )或更廣泛使用的25%Cr,20%鎳(Ni)奧氏體310(1.4845)等級。

除了這個基本的規(guī)則,鎳(Ni)擴大了不銹鋼可以“處理”的環(huán)境范圍。添加到431(1.4057)馬氏體中的2%Ni可以略微提高耐腐蝕性,但其主要目的是提高鋼的沖擊韌性。在形成雙相類型時,添加約4.5%至6.5%的Ni。奧氏體化的范圍從大約7%到超過20%。然而,耐腐蝕性并不僅僅與鎳水平有關。假設具有8%Ni的304(1.4301)具有比僅含5%Ni的1.4462雙相的更好的耐腐蝕性是錯誤的。

還提出了更具體的合金添加劑,其具體目的是增強耐腐蝕性。這些包括鉬(Mo)和氮(N),用于點蝕和抗縫隙腐蝕。316種類型是主要的Mo軸承奧氏體。許多目前可用的雙相不銹鋼含有Mo和N兩種添加劑。

銅還用于增強某些“常見”但危險的環(huán)境中的耐腐蝕性,例如硫酸的“中間”濃度范圍。含銅的等級包括奧氏體904L(1.4539)型和約25%Cr“超級雙相鋼”,如1.4501和1.4507。

機械和物理特性

隨著合金添加,基本機械強度增加,但各組不銹鋼的原子結(jié)構差異具有更重要的影響。

與其他合金鋼一樣,只有馬氏體不銹鋼可通過熱處理硬化。沉淀硬化不銹鋼通過熱處理得到強化,但對馬氏體類型使用不同的機制。通過適當?shù)臒崽幚硇纬煞浅P〉念w粒,并且作為鋼基體中的增強劑。
鐵素體,奧氏體和雙相不能通過熱處理強化或硬化,但作為強化機制對冷加工有不同程度的響應。

鐵素體類型在環(huán)境溫度下具有有用的機械性能,但與奧氏體相比具有有限的延展性。它們不適用于低溫應用,因為在超過約600℃的高溫下失去沖擊韌性和損失強度,盡管已經(jīng)非常成功地用于諸如汽車排氣系統(tǒng)的應用。

奧氏體類型具有其特有的面心立方體'fcc'原子排列,具有非常明顯的特性。在機械方面,它們在低溫下具有更好的延展性和沖擊韌性。與其他類型的不銹鋼的主要物理性質(zhì)差異在于它們是“非磁性的”,即具有低的相對磁導率,只要它們完全軟化即可。它們還具有比其他不銹鋼類型更低的導熱率和更高的熱膨脹率。

具有奧氏體和鐵素體“混合”結(jié)構的雙相型具有這些類型的一些特性,但從根本上來說,其機械強度要高于鐵素體或奧氏體類型。

成型,制造和加工技術

根據(jù)其類型和熱處理條件,鍛造不銹鋼可成型和可加工。不銹鋼也可以鑄造或鍛造成形。大多數(shù)可用的類型和等級可以通過使用適當?shù)摹盁帷狈椒ㄟB接,包括焊接,釬焊和焊接。

奧氏體不銹鋼適用于涉及扁平產(chǎn)品成型(壓制,拉伸,拉伸成型,紡絲等)的廣泛應用。雖然鐵素體和雙相不銹鋼類型也適用于這些成型方法,但奧氏體不銹鋼的優(yōu)異延展性和加工硬化特性使其成為更好的選擇。

通過鎳水平控制奧氏體類型的可成形性。301(1.4310)等級具有“低”鎳含量,約7%,因此在冷加工時工作硬化,使其可用于壓制“加強”板。
相比之下,大約8.0%的鎳水平使鋼非常適合拉伸成型操作,例如在不銹鋼水槽的制造中。深拉伸需要較高的鎳含量約9.0%。

馬氏體不易成型,但在切割刀片的制造中廣泛用于沖裁。

大多數(shù)不銹鋼類型可以通過常規(guī)方法加工,只要考慮其強度和加工硬化特性。涉及控制進料和速度的技術通常足以用良好的潤滑和冷卻系統(tǒng)來底切加工硬化層。在采用高產(chǎn)量系統(tǒng)的情況下,可能需要加工增強的等級。在這方面,不銹鋼的處理方式與其他合金鋼相似,硫添加劑是303(1.4305)等級的傳統(tǒng)方法?,F(xiàn)在,可控制的清潔類型也可用于提高可加工性。

大多數(shù)不銹鋼可以焊接或釬焊,只要注意表面處理,選擇助焊劑以避免自然表面氧化性能成為這些熱處理過程中的問題。然而,這種接頭的強度和耐腐蝕性與所連接的不銹鋼的全部電位不匹配。

為了優(yōu)化接頭強度和耐腐蝕性,大多數(shù)不銹鋼可以使用多種技術進行焊接。鐵素體和雙相不銹鋼的可焊性良好,而奧氏體類型的焊接性能極佳。較低碳的馬氏體可以小心焊接,但是諸如17%Cr,1%碳,440種(1.4125)等等級不適合焊接。

不同種類的不銹鋼主要優(yōu)缺點

種類例子優(yōu)點缺點
鐵素體410S,430,446低成本,中等耐腐蝕性和良好的成形性與奧氏體相比,耐腐蝕性,成型性和高溫強度有限
奧氏體304,316廣泛可用,良好的一般耐腐蝕性,良好的低溫韌性。優(yōu)異的成形性和可焊性加工硬化會限制成形性和可加工性。應力腐蝕開裂的能力有限
復式鋼1.4462良好的抗應力腐蝕開裂性,退火狀態(tài)下的良好機械強度應用溫度范圍比奧氏體化更受限制
馬氏體鋼420,431通過熱處理可硬化與鐵素體相比,耐腐蝕性與奧氏體和成形性相比有限。焊接性有限。
沉淀硬化鋼17 / 4PH通過熱處理可硬化,但具有比馬氏體更好的耐腐蝕性與奧氏體相比,有限的可用性,耐腐蝕性,可成形性和可焊性受到限制

其他等級的不銹鋼

還有各種不銹鋼類型。已開發(fā)出具有增強組合物的特殊等級,并且可用于最小化任何特定類型的缺點。這些包括:

  • 超級鐵素體
  • 超級奧氏體
  • 超級雙工
  • 低碳可焊接馬氏體
  • 奧氏體
  • 沉淀硬化類型