不锈钢有(yǒu)几百个钢种,性能(néng)各异。不锈钢目前常用(yòng)的分(fēn)类方法是按钢的组织结构特点和钢的化學(xué)成分(fēn)特点或两者结合的方法来分(fēn)类。如不锈钢分(fēn)為(wèi):铁素體(tǐ)不锈钢奥氏體(tǐ)不锈钢马氏體(tǐ)不锈钢双相不锈钢沉淀硬化不锈钢或时效硬化型五大类(见图2-4、图2-5);或铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类。





一、不锈钢的类别


1. 铁素體(tǐ)不锈钢(铁-铬合金)


  具有(yǒu)體(tǐ)心立方體(tǐ)晶體(tǐ)结构。它们具备不锈钢的耐腐蚀性能(néng),但是有(yǒu)时很(hěn)难焊接制作。它们有(yǒu)磁性,冷加工可(kě)使其轻微硬化。例如,S40900(409)含10.5%~11.7%Cr,S43000(430)含16%~18%Cr,基本元素是铁。用(yòng)铁素體(tǐ)不锈钢制成的消费产品价格较低(如汽車(chē)的排气系统及装饰和扁平餐具等)。


2. 奥氏體(tǐ)不锈钢(铁-铬-镍、铁-铬-锰-镍合金)


  有(yǒu)些用(yòng)于特殊用(yòng)途的不锈钢也含有(yǒu)氮、铜、硅和其他(tā)元素。奥氏體(tǐ)不锈钢具有(yǒu)面心立方體(tǐ)晶體(tǐ)结构。為(wèi)了获得这种结构,通过添加合金,主要是镍,还有(yǒu)锰和氮,抑制奥氏體(tǐ)/铁素體(tǐ)转化温度,使常温下奥氏體(tǐ)相呈稳定状态(见图2-3).这些合金在旧的AISI系统中属于200和300系列。它们一般情况下没有(yǒu)磁性,冷加工可(kě)使其显著硬化,具有(yǒu)优异的成形性和焊接性,与碳钢相比导热率低、强度高、热膨胀系数大。这种合金主要是S30400(304),18%~20%Cr,8%~10.5%Ni,其余的是铁。主要是指18-8不锈钢,这两个数字表示铬和镍的大致含量。它们的主要用(yòng)途是各种类型的设备,包括工业产品生产和加工行业所用(yòng)的容器和管材,建筑,公用(yòng)设施,装饰及许多(duō)生活消费品,如:水池、清洗用(yòng)的盆、厨具、锅和扁平餐桌用(yòng)具等。需要焊接时,常用(yòng)低碳钢种 S30403(304L)。


3. 马氏體(tǐ)不锈钢(铁-铬合金)


  马氏體(tǐ)不锈钢也是铁铬合金,但是碳含量和其他(tā)硬化剂的含量高于铁素體(tǐ)。它们有(yǒu)磁性、坚固、强度高但延展性不如奥氏體(tǐ),热处理(lǐ)可(kě)使其硬化,不易焊接制作。典型的马氏體(tǐ)钢种如 S41000(410),11.5%~13.5%Cr,碳的最大含量為(wèi)0.15%,其余成分(fēn)是铁。常用(yòng)来制作耐腐蚀轴承、刀(dāo)剪、阀门和压缩机部件。


4. 双相不锈钢


  这种合金通常是铁-铬-镍合金,镍含量低于奥氏體(tǐ)钢,有(yǒu)些也可(kě)以含有(yǒu)钼或其他(tā)元素。具有(yǒu)奥氏體(tǐ)和铁素體(tǐ)的双相结构,与奥氏體(tǐ)钢相比有(yǒu)两大优点,即更能(néng)抗氯化物(wù)应力腐蚀断裂和机械性能(néng)更高。在正常操作温度仍保持良好韧性的情况下,双相不锈钢的屈服强度一般要高于2~3倍,抗拉强度要高出25%,其耐点蚀的能(néng)力优于或与316L相当,具有(yǒu)耐晶间腐蚀,耐风化和海水腐蚀性能(néng),热膨胀系数与碳钢相似,与碳钢构成焊件内应力小(xiǎo)。双相不锈钢主要用(yòng)于化工、石油等行业,特别是需要耐氯化物(wù)应力腐蚀性能(néng)较好的环境中。


5. 沉淀硬化或时效硬化不锈钢


  主要是铁-铬-镍合金,其中还加有(yǒu)其他(tā)元素。它是在马氏體(tǐ)、奥氏體(tǐ)、双相钢的组织上经过热处理(lǐ)沉淀析出细小(xiǎo)、弥散的硬化相,当这些细小(xiǎo)硬化相出现时,会使晶格扭曲,使合金硬化或强化。S17400(17-4PH)常用(yòng)的成分(fēn)是15%~17.5%Cr,3%~5%Cu,0.15%~0.45%Cb,3%~5%Ni,其余為(wèi)铁。这种合金常用(yòng)于对强度和耐腐蚀性要求很(hěn)高的环境下。有(yǒu)许多(duō)这类的钢种可(kě)以在软化或退火状态下进行成型加工,随后进行硬化或“时效”处理(lǐ)。这类不锈钢常用(yòng)来作杆件、紧固件等,时效硬化不锈钢的最好用(yòng)途之一是制作高尔夫球杆的头部。



二、不锈钢的命名


  早期的AISI系统将不锈钢合金按其晶體(tǐ)结构进行分(fēn)类。但是,早期的分(fēn)类方法不适合许多(duō)新(xīn)钢种,因此,旧的命名正在被美國(guó)汽車(chē)工程师协会(SAE)和美國(guó)材料与试验學(xué)会(ASTM)的 UNS方法所替代。这种方法用(yòng)6个字符给金属和合金一个特有(yǒu)的名称,它可(kě)以表示出材质。例如UNS牌号S30403替代AISI的304L.最后的两位数03表示可(kě)允许的最大碳含量。对其他(tā)合金,不同的数字可(kě)以表示其他(tā)参数值,并不是最后的数字都表示碳含量。在UNS牌号中,数字前面的字母适用(yòng)于不同的合金等级,如S表示耐高温和耐腐蚀钢种(包括不锈钢)、阀门钢和铁基“超合金”,J表示铸钢(工具钢除外),N表示镍合金等。值得注意的是,一些國(guó)家可(kě)能(néng)使用(yòng)不同的命名和牌号系统。例如,欧洲常用(yòng)的是EN合金牌号系统。这种方法是用(yòng)1.4301和1.4401分(fēn)别代替S30400(304)和S31600(316)。