不銹鋼在空氣、水、酸、鹽的水溶液中及其他氧化性氣氛中具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性,以其良好的耐蝕性、耐高溫性、耐低溫性、耐磨損性及外觀精美等特征,被廣泛應(yīng)用于宇航、原子能、石油化工、海洋開發(fā)及家庭民用等方面。
按合金成分大致分為Cr鋼和Cr-Ni鋼兩大類。按金相組織分為5個系列,奧氏體型、鐵素體型、奧氏體-鐵素鐵型(雙相型)、馬氏體型、沉淀硬化型。在GB1220-92不銹鋼棒中,列出了64個牌號,奧氏體型33個,如1Cr18Ni9(美ASTM、日JIS302)等,鐵素體型7個,如0Cr13Al(美ASTM、日JIS405)等,雙相型3個,如0Cr26Ni5Mo2(美ASTM、日JIS329)等,馬氏體型18個,如2Cr13(美ASTM、日JIS420)等,沉淀硬化型3個,如0Cr17Ni4Cu4Nb(美ASTM、日JIS630)等。
2006年世界不銹鋼產(chǎn)量2 840萬t,中國不銹鋼產(chǎn)量躍居世界第一,已達到530萬t,其中300系300.4萬t,400系118.5萬t,200系81.1萬t。2007年世界不銹鋼產(chǎn)量2 760萬t,同比下降2.9%,中國不銹鋼產(chǎn)量720萬t,同比增加36%[11]。
性能
1)奧氏體不銹鋼。向Fe-Cr合金中加Ni、Mn等面心立方晶格的元素以擴大γ區(qū)到全部消除α-Fe所形成的不銹鋼。此類鋼無磁性,由于含Ni、Cr高,其耐蝕性能好。由于熱處理時無相變,所以不能變硬,但可以通過冷加工而硬化。用Mn或N部分地代替Ni是降低此類鋼成本的有效辦法。此類鋼常稱為18-8鋼(一般為18%Cr-8%Ni、C≤0.1%),美、日鋼種牌號為300系列,典型鋼號為304,產(chǎn)量高、用途廣,具有良好的加工性能、力學(xué)性能、耐蝕性能以及焊接性能。奧氏體不銹鋼還包括節(jié)鎳型200系列鋼種。圖5為Cr-Ni系奧氏體不銹鋼的發(fā)展過程[4]。
2)鐵素體不銹鋼。由結(jié)構(gòu)為體心立方晶格的α-Fe組成,含Cr量波動于12%~30%之間,由于無相變,此類鋼不能用熱處理的方法進行強化,但可進行冷加工和退火。鐵素體不銹鋼具有耐氯化物高應(yīng)力裂紋腐蝕性能,塑性脆化轉(zhuǎn)變溫度很高。由于添加了一些其他元素發(fā)展了許多鋼號,使其應(yīng)用更加廣泛。美、日鋼種牌號為400系列。圖6為鐵素體不銹鋼的發(fā)展過程[7]。
3)馬氏體不銹鋼,向Fe-Cr合金中加入C以擴大γ區(qū),像碳素鋼一樣使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,其Cr含量13%~18%、C含量0.1%~1