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物理测试小讲堂——不锈钢小档案
发布:s0208_2016   时间:2016/7/20 10:21:49   阅读:441 
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不锈钢是什么?
不锈钢是不锈耐蚀钢的简称,能够耐空气、蒸汽、水等腐蚀介质。不锈钢中的主要合金元素是Cr(铬),只有当Cr含量达到一定值时,钢才具有耐蚀性。因此,不锈钢中Cr(铬)含量一般至少为11%。这种高合金钢又可以进一步划分成四种类型:奥氏体、马氏体、铁素体及奥氏体-铁素体双相不锈钢(如图1)。这几类不锈钢在室温下都具有不同的合金组成及微观结构。
 
图1:双相不锈钢微观结构图,蓝色为奥氏体,黄色为铁素体
 
不锈钢的性能
不锈钢的主要特征就是具有耐蚀性,而这种特性能够通过在不锈钢中加入某些合金元素得到进一步提升; 不仅如此,加入的元素还能够改善不锈钢的其他性能,包括抗氧化性和韧性等。例如,加入钛和铌元素能够有效改善不锈钢的抗晶间腐蚀性能。由于具有优异的表面加工性能和耐蚀性,不锈钢材料在医疗、航空、食品、化学、珠宝和工业建筑等领域中都扮演着重要角色。
不锈钢的高耐蚀性主要取决于惰性表面氧化层的形成,当受到物理损伤时,该氧化层能够自发的形成;此外,耐蚀性能还与铬元素的含量有关。腐蚀类型主要包括应力腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀以及振动腐蚀等。通过添加除铬以外的元素可以提高不锈钢针对某一特定腐蚀类型的抵抗性;例如添加钼元素能够有效提高不锈钢的抗点腐蚀性能。
 
不锈钢的生产过程
高合金钢主要都是通过一种非常先进、复杂的熔化与再熔化工艺进行生产加工的;首先将铁与完好分类的切屑混合物在电弧炉内进行熔化,然后铸造成钢坯或者铸锭形式;这些初产品又可以通过额外的加工形成可用于不同领域的条状,棒状或者板状等产品。对于高质量钢产品而言,首次加工的初产品可以作为二次炼钢过程中的原材料。二次加工主要是通过真空感应熔炼、电渣重熔或者真空电弧重熔工艺进行二次甚至三次再熔化。进行二次加工的主要目的在于减少产品中的杂质,如硅酸盐、硫化物和氧化物等;因此,通过连续的再熔化过程,能够有效提高产品的纯净度并生产出具有优良物理性能和机械加工性能的优质钢产品。
 
四种主要不锈钢
铁素体不锈钢属于一种不可热处理的合金钢,一般具有较低的碳含量,铬元素含量大约在11-17%。其性能主要为:具有磁性、中等强度和韧性、抗大气腐蚀等。应用主要包括汽车装饰、刀片和电磁阀等。
马氏体不锈钢属于一种可热处理合金钢,碳含量中等,铬元素含量高达12-18%,镍元素含量为2-4%。性能主要包括:抗蠕变性能、耐高温性能以及耐蚀性等。其应用主要有:医疗方面的手术刀、镊子和钩子等用具;高性能零件和飞机内的驱动系统等。
奥氏体不锈钢同样属于一种不可热处理合金钢,碳含量一般为0.03-0.05%,主要合金元素为钼元素(2-4%)、镍元素(8-25%)以及铬元素(17-24%);并加入了钛和铌元素以形成碳化物。性能主要包括:高度耐蚀性、高韧性、良好的冷成型性能、抗氧化性,抗酸碱性以及较好的机械加工性能等。主要应用有:移植体、螺栓和螺钉;低温应用领域、厨房用具、食品、化工及医药等行业。
奥氏体-铁素体双相不锈钢具有较低的镍含量(4-6%)和碳含量、较高的铬含量(21-24%),钼元素含量通常为2-3%。性能主要有:优异的抗应力腐蚀性能、在腐蚀环境中具有较好的抗疲劳性等;主要应用包括:工业建筑、化工及海洋产业等领域。
 
文章来源:docin
译者:Vince
来源:材料与测试
 
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