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不锈钢基础知识

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不锈钢是钢铁中的精品。近年来,随着经济的飞速发展及人民生活水平的大幅度提高,不锈钢的社会需求量呈飞跃式增长。

我们公司是长期从事不锈钢材料销售、加工和配送业务的专业公司,作为销售部员工,应全面了解不锈钢的基础知识。

1.不锈钢定义

不锈钢是约含12%Wt以上Cr(铬)成分的铁基合金钢,具有表面华丽、耐腐蚀性强的特点,不经任何涂料、刷漆等表面处理情况下广泛使用于各种用途,代表钢种是13cr钢、18cr钢、18cr-8Ni钢。

2.不锈钢的分类

不锈钢大体上按化学成分和金相组织分类,按化学成分可以分为Fe-Cr系和Fe-Cr-Ni系,按金相组织可以分为奥氏体系、铁素体系、马氏体系、双相系以及析出硬化系。

(1)奥氏体系不锈钢

面心立方结构,热处理不能硬化,但通过冷加工可以硬化。代表钢种是304,18Cr-8Ni 是其基本组成。常温、高温下都为奥氏体组织,无不定性。

304钢种从熔融状态凝固成固相时,优先析出S-铁素体、常温下应该存在完全的奥氏体相组织,但是,由于成份偏析而形成部分S-铁素体,它有害于热加工。但是加工后,由于冷加工导致形变马氏体的产生,所以经冷加工的材料,会产生部分磁性,而且随着硬化程度的增加,磁性增加。

(2)铁素体系不锈钢

体心立方结构其耐蚀性不如奥氏体不锈钢,但具有抵抗应力腐蚀开裂(SCC)能力优越于奥氏体不锈钢;常温下带强磁性,热处理不能硬化,具有优秀的冷延加工性(冷轧)。

(3)马氏体系不锈钢

马氏体不锈钢常温下强磁性,一般来讲其耐蚀性不突出,但强度高,使用于高强度结构用钢。高温下具有稳定的奥氏体组织,空冷或油冷下转变成马氏体相,常温时具有完全的马氏体组织。

(4)双相不锈钢

常温下具有奥氏体和铁素体混合相,强度高,铁素体组织起着抑制应力腐蚀开裂(SCC)作用。

(5)析出硬化系不锈钢

利用热处理后时效析出Cu、Al、Ti、Nb等的金属之间化合物,来提高材料的强度。

3.不锈钢的特性

(1)一般特性

不锈钢的特性可以分为物理性能,包括耐蚀性、焊接性、蠕变强度(Creep)、成型加工性,其中尤其重要的耐蚀性机理与一般碳素钢不同,它主要靠不锈钢表面形成的钝化膜来保持其表面不被锈蚀。Cr含量达到10%以上时耐蚀性变良好。一般来讲奥氏体系钢种的耐蚀性最好,其次是铁素体和马氏体。

化学发电设备用,高温时蠕变强度是最重要的机械性能项目,由于奥氏体系不锈钢具有面心立方结构(FCC),所以600度以上高温时蠕变强度高于具有体心立方结构(BCC)的铁素体或马氏体不锈钢,但是从常温到600度,马氏体钢种的强度要优于奥氏体的,这是因为马氏体钢种是相变(固溶强化)不能依靠相变来硬化,但铁素体钢种和奥氏体钢种无相变。

由于奥氏体钢种具有加工硬化现象,随着加工程度增加加工硬化也增加而其成型性能逐渐相变。

(2)品质特性

A.表面品质

不锈钢薄板价格昂贵,客户对它的表面要求非常高。但不锈钢薄板在制造过程中不可避免会出现各种各样的缺陷,如划伤、麻点、折痕、辊印、裂纹、污染等,从而影响其表面质量。

a.划伤、折痕等缺陷

不管是用于餐具、锅等的高级材还是用于钢管的低级材,表面一般都不允许存在这种缺陷。

b.麻点、辊印等缺陷

由于这类缺陷在抛光时很难去掉,所以一般表面不允许出现麻点、辊印等缺陷。

但是这些轻微的缺陷经过研磨后可以用于象建筑装饰、厨具等用途。

c.表面污染、色差等

由于这类缺陷是表面性的,抛光后可以方便地去除,因此那些加工后需要抛光的产品不会影响其质量,象锅、钢管等用途。

d.裂纹、疤痕等缺陷

由于是深及内部的缺陷,拉伸后易开裂,因此变形较大的深加工用途不允许存在。

B.抛光性能(BQ性)

目前不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序,只有少数用途如热水器、饮水机内胆、机械构件等不需要抛光。因此这就要求原料的抛光性能良好。影响抛光的因素主要有以下几点:

a.原料表面粗度

不锈钢原料表面粗度由热卷原料表面粗度、冷轧工艺、轧辊材质等因素决定。原料粗度越大,则抛光性能越差,粗度越小,则抛光性能越好。

b.原料表面缺陷

如划伤、麻点、过酸洗等,对抛光性能有不利影响。

c.原料晶粒

若晶粒尺寸太大,不均匀,在深拉伸时表面易出现桔皮现象,从而影响BQ性,若晶粒尺寸小,均匀,则表面不易出现桔皮,BQ性相对好。

C.力学性能

这里的材质是指不锈钢的力学性能,主要指硬度、屈服强度、抗拉强度、延伸率等指标。见下表(JIS标准):

按照硬度的不同要求区分为:DDQ材、硬材、一般材。

1).DDQ(deep drawing quality)材:

是指用于深拉(冲)用途的材料,也就是大家所说的软材,它的主要特点是延伸率较高(

≥53%),硬度较低(≤170),晶粒度G/S7.0-8.0),深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、二类餐具、洗涤槽等制品的企业,其产品的加工比一般都较高,有时加工比达1.98左右,SUS304DDQ材就是用于这些要求高加工比用途的产品。当然加工比1.9以上的产品一般都需要经过几道次的拉伸才能完成,如果硬度值太高,延伸率太低的话,在加工深拉制品时产品极易开裂,影响成品合格率。

2).硬材

是指用于钢管、研磨、机械构件等用途,硬度相对较高的材料。这种材料的特点是延伸率相对较低(≥45%),硬度较高(≤HV180),晶粒度G/S8.5-9.0。它主要用于不需伸拉或较小拉伸就能得到的制品。它与DDQ材相比有一个优点,就是BQ性相对较好。

3).一般材

主要是指硬度介于DDQ材和硬材的材料,一般使用于流通用途、电器、容器等用途。其延伸率≥50%,硬度HV≤175,晶粒度G/S8.5左右。

a).形状

所谓形状是指钢板的平坦度。用途不同,对平坦度的要求也不一样,像深拉伸制品,一般对形状要求不高,平坦度≤6mm即可,而像研磨品等,则对形状要求相对较高,要求平坦度≤4mm。JIS标准规定不锈钢不平度的最大值为20mm。

b).厚度公差

一般来说不锈钢制品的不同,要求原料的厚度公差也各不相同,像餐具、保温杯等,由于它在加工时变形量极大,要求厚度值大一些,所以厚度公差一般要求较小,为5%左右,市场流通用途一般考虑到各方面需要,约在8%左右。

同时不锈钢制品销售对象的不同,也会导致客户对原料厚度公差要求不同。一般出口产品客户的厚度公差要求较小,而且公差范围较窄,以保证制品质量,有的企业甚至要求为2%----3%,而内销企业相对要求厚度公差较大一些,部分客户甚至要求15%。

c).焊接性

产品用途的不同对焊接性能的要求也各不相同。一类餐具对焊接性能一般要求不高,但是绝大多数产品都需要原料焊接性能好,像二类餐具、保温杯、钢管、饮水机等。SUS304钢的焊接性能能满足所有用途的需要。

d).耐腐蚀性

绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好,像一、二类餐具、厨具、热水器、饮水机、发酵罐等。不经过抛光就使用的容器一般不得存在酸洗残留、氧化皮残留等缺陷。

一般304不锈钢的耐腐蚀性能较好,能满足正常用途需要。

e).不锈钢各成分特性

4.不锈钢钢种简介、比较(见附表):

5.国内外常用不锈钢牌号对照

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