相传在第一次世界大战时期,英国科学家亨利·布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,开始研究武器的改进工作。由于当时士兵用的步枪枪膛极易磨损,所以,布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。
于是,布雷尔利和其助手搜集了国内外生产的各种型号的钢材,各种不同性质的合金钢,在各种不同性质的机械上进行性能实验,然后选择出较为适用的钢材制成枪枝。经过无数次实验,布雷尔利终于发明了一种耐磨耐腐蚀的不锈钢于1916年取得英国专利权并开始大量生产,同时,亨利·布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。
然而,100年后的今天,不锈钢的研究与应用早已发生了翻天覆地的变化……
一、不锈钢简介
不锈钢是指在空气、水、盐水、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢。
不锈钢之所以耐腐蚀是因为Cr与空气中的O2反应生成稳定的氧化膜。
二、不锈钢产品类型
不锈钢产品有不锈钢板、不锈钢带、不锈钢棒、不锈钢管、不锈钢丝等。
不锈钢的性能要求
①不锈钢应具有较高的耐蚀性
②不锈钢应具有一定的力学性能。很多构件是在腐蚀介质下承受一定的载荷
③不锈钢应有良好的工艺性能。管材、板材、型材等要经过加工变形制成构件,如容器、管道、锅炉等。因此不锈钢的工艺性也很重要,主要有焊接性、冷变形性等。
不锈钢的分类
不锈钢的分类方法很多,我们通常按照室温下的组织结构分为以下五类:
马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢
马氏体不锈钢
组成成分:
马氏体组织,低碳
Cr含量:12~18%
性能:
中等的抗腐蚀性能;
通过热处理强化得到高硬度高强度;
可焊性较差。
典型牌号(GB/T 20878-2007)
12Cr2、06Cr13、04Cr13Ni5Mo、20Cr13、30Cr13、40Cr13、68Cr17
应用:
1Cr13、2Cr13:主要研制要求塑性、任性高与受冲击载荷的零件,如汽轮机叶片,水压机阀等常温下耐腐蚀介质容器。
3Cr13、4Cr13:主要用于要求高硬度由具有耐腐蚀性要求的零件或工具,如医疗器械、刀具、滚珠轴承等。
铁素体不锈钢
组织成分:
铁素体组织
无Ni,低碳(低于马氏体不锈钢)
Cr含量:12~18%
性能:
耐腐蚀和抗氧化性能良好;
有磁性,加工硬化性能力差,退火状态下使用;
可焊性较差。
典型牌号(GB/T 20878-2007)
022Cr12、10Cr15、10Cr17、022Cr11Ti、022Cr17Ti、10Cr17Mo、019Cr18MoTi、06Cr13AI
应用:
多用于制造大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。
奥氏体不锈钢
组织成分:
奥氏体组织
低碳,Ni含量>7.5%
Cr含量:13~26%
性能:
高耐腐蚀性能;
易于加工,优良的表面光洁性;
优良的焊接性能;
可在低温下使用,也可在高温下使用
典型牌号(GB/T 20878-2007)
12Cr18Ni9、06Cr19Ni10、022Cr19Ni10、06Cr18Ni11Ti、06Cr18Ni11Nb、06Cr17Ni12Mo2、022Cr17Ni12Mo2
应用:
应用最广泛,约占不锈钢总产量的2/3,用于医疗器械、抗磁仪表、耐酸容器等。
双相不锈钢
组织成分:
奥氏体和铁素体双相组织,Cr含量:18~28%,Ni含量:4.5~8%
性能:
双相组织具有优良的抗应力腐蚀能力;
优良的焊接性能和成型性能;
较高的屈服强度和抗拉强度。
典型牌号(GB/T 20878-2007)
14Cr18Ni11Si4AITi、12Cr21Ni5AI、022Cr19Ni5Mo3Si2N、07Cr15Ni7Mo2AI、00Cr26NiMo2Ti等
应用:
热交换器管道,装有高腐蚀性介质的容器,石化,食品加工业和海洋工业等
沉淀硬化不锈钢
组织成分:
时效处理产生碳化物沉淀洗出相
Cr含量:>17%,Ni含量:3~8%
性能:
易加工;
可通过时效性来强化,超高强度钢;
可焊接,单焊接后需要热处理。
典型牌号(GB/T 20878-2007)
04Cr13Ni8Mo2AI、05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7AI、07Cr15Ni7Mo2AI等;
应用:
主要用作高强度、高硬度又耐腐蚀的化工机械设备及零件,如轴类、高速离心机转鼓弹簧及航天设备等零件
不锈钢在业界通常采用JIS标准。JIS是日本工业标准代号,不锈钢钢号用SUS***表示,SUS为Steel-Use-Stainless单词的首字母,***为三位数字编号,基本参照美国AlSl标准不锈钢的2**,3**,4**等数字系列,其中:
200系:系铬锰镍氮奥氏体钢;
300系:铬氮奥氏体钢;
400系:高铬马氏体钢和低碳高铬铁素体钢;
500系:低铬马氏体钢口。
三、304不锈钢
304不锈钢是应用最广泛的一种铬镍不锈钢。
①304不锈钢用于制作餐具、厨具、橱柜、管道等
②304不锈钢用于制作医疗器具
③304不锈钢用于制作热水器、锅炉、消音器、模具等。
④304不锈钢用于制作小米4手机边框
316不锈钢因添加元素Mo,其耐腐蚀性优于304不锈钢,主要用于纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料等苛刻条件下。
四、不锈钢基本生产工艺
不锈钢产业链
不锈钢发展现状及趋势
①生产现状
目前我国不锈钢产能总体过剩,供大于求的局面将会长期存在,不锈钢行业竞争将空前激烈。
②发展方向
我国应当在适当扩大总需求的同时,加快推进供给侧结构性改革。钢厂的去产能化及钢厂间兼并重组转型升级将成为新常态。
五、不锈钢国内企业