不锈钢的特性及应用和发展

不锈钢的特性及应用和发展

不锈钢的特性及应用和发展

摘要：本文主要介绍了不锈钢的各部分特征和应用，以及不锈钢的发展趋势。

关键词：不锈钢应用发展趋势

不锈钢在人们的日常生活中应用越来越多，其耐腐蚀性、高强度性、可焊接性以及可重复利用的性能在工业建材中位置极其重要，本文主要介绍了不锈钢的各部分特征和应用，以及不锈钢的发展趋势。

一、不锈钢的发展历史

人类从十八世纪就在寻找一种价格较为低廉，具有良好的综合性能，并可以在大气条件下是不锈蚀的材料。经过一百多年的努力，终于在1910至1914年之间陆续发明了不锈钢。作为现代不锈钢的基础，马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢先后问世。现在大量应用的奥氏体不锈钢是在1909至1912年间，后来，通过对V2A钢的耐蚀性和机械性的不断研究，发展成现在的18-8系不锈钢。

二、不锈钢的特征

1.不锈钢不会产生腐蚀、点蚀、锈蚀或磨损。由于不锈钢具有良好的耐腐蚀性所以它能使结构部件永久地保持工程设计的完整性。含铬不锈钢还集机械强度和高延伸性于一身，易于加工制造，加上其使用寿命长、可循环和再利用、没有排放、耐腐蚀、耐高温等优势。

2.不锈钢最具有高强度、高韧性和高耐开裂性的建材。例如飞机的关键承力件需高强高不锈钢，由于不锈钢的高强度、高韧性、高耐应力腐蚀开裂以及良好的抗冲击性能，飞机的一些关键承力结构件如起落架、大梁、大应力接头、高应力紧固件等仍在继续使用高强度钢。飞机向长寿命、高可靠性方向的发展，采用高强度不锈钢制作某些重要零部件已成为主要发展趋势，这使得高强度不锈钢材料成为航空产品达到高性能、长寿命与高可靠性的重要物质与技术基础。

3.不锈钢具有可持续、可再生和可重复利用的特征。首先，钢铁像纸、玻璃和铝等其他常用材料一样是可再生的，而且不锈钢中的镍

等金属，它的再生远远早于其他材料的再生。再次，不锈钢可重复利用，如一种新型的不锈钢葡萄酒瓶盛装的葡萄酒，这种不锈钢葡萄酒瓶不含BPA（一种化学物质，可能会引发癌变和其他功能紊乱），并且可以重复使用。

4.焊接，焊接的钢结构被局部熔化并重新凝固部分的力学性能较原钢材的性能可能产生根本性的改变。药芯焊丝已成为一种重要的焊接耗材，它的优点在于，比固体焊丝的生产率高，且能更容易地控制合金化成分。金属极惰性气体保护焊（MIG）要求有熟练的焊工，并且一般认为采用这种方法进行焊接，特别是进行大型件焊接时，产生的焊接裂纹很少。随着新一代计算机控制电源软件的出现，实现稳定的焊接过程已成为可能，从而可以控制焊接熔池，生产高质量可重现的焊接件，并提高了焊接生产率。

5.机械化焊接，虽然已开发了许多新的熔融及固态焊接技术，并已在一些特殊领域得到应用，但仍然没有一种技术能够大规模地替代传统的熔融焊接技术。机械化和自动化已改变了焊接方法，而且常常能够极大地提高生产效率和质量。例如机械化金属极惰性气体保护焊（MIG）不仅提高了生产率而且提高了焊接操作的稳定性，使焊接人员能够对焊接参数进行充分地控制和调整。同时由于能够在一定的距离外对焊接过程进行控制，从而改善了工人的工作环境。机械化改变焊接过程的一个例子是水力发电用轴向辐流式涡轮机的焊接。

6.焊接工艺的发展，激光焊、电子束焊等技术，已经在人民的日常生活中得到应用，最新开发的激光复合焊接技术是最可能得到广泛应用的技术。这种复合焊接技术将熔深大等激光焊的最大优点与金属极惰性气体保护焊（MIG）较好的焊缝结合能力等优点结合在一起，从而能够在更高的生产率下得到更好的焊缝质量，而且还能再增加一条焊丝来补偿焊丝的更换以及在必要时进行焊缝金属成分的调整。

三、不锈钢的分类

铁铬合金中铬的含量超过12，在常温条件下就可以不生锈。因此，通常把含铬量大于12的钢称为不锈钢。不锈钢根据不同的用途添加的合金元素有铬、镍、锰、钛、钼、硅等。由于合金元素种类和数量的影响，不锈钢按主要合金元素和晶体结构分为以下五大类：200

系列铬－镍－锰奥氏体不锈钢，300系列铬－镍奥氏体不锈钢，400系列铁素体和马氏体不锈钢，500系列耐热铬合金钢。600系列马氏体沉淀硬化不锈钢。由晶体结构的物理特性，分为体心立方晶体结构的铁素体、马氏体不锈钢有铁磁性，可以通过淬火进行强化；面心立方晶体结构的奥氏体不锈钢，无磁性，不能通过热处理来强化。

四、不锈钢钢种的发展趋势

1.节镍型不锈钢，Ni系不锈钢目前占世界不锈钢产量的2/3，我国占80%左右。Ni资源短缺及昂Ni-Cr系不锈钢价格随Ni价变化而变化。因此，应大力发展无Ni和低Ni铁素体不锈钢，Ni在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加Ni的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性。

2.超级不锈钢，根据不锈钢材料的显微组织特点，超级不锈钢分为超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢和超级双相不锈钢等几个类型。超级奥氏体不锈钢，在普通奥氏体不锈钢的基础上通过提高合金的纯度，提高有益元素：Cr、Mo的数量，降低C 含量，防止析出Cr23C6造成晶间腐蚀，获得良好的力学性能、工艺性能和耐局部腐蚀性能，并替代了Ti稳定化不锈钢。

3.超级铁素体不锈钢。继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，同时改善了铁素体不锈钢的延性―脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术降低C和N含量，添加稳定化和焊缝金属韧化元素，可获得高Cr、Mo且超低C、N的超级铁素体不锈钢，使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。

4.超级马氏体不锈钢。属于可硬化的不锈钢，具有高的硬度、强度和耐磨性能，但韧性和焊接性较差。普通马氏体不锈钢缺乏足够的延展性，在变形过程中对应力十分敏感，冷加工成形比较困难。通过降低含碳量，增加镍含量，可获得超级马氏体不锈钢。近年来，各国在开发低碳、低氮超级马氏体钢方面投入很大，研究出一批不同用途的超级马氏体钢。超级马氏体钢已在石油和天然气开采、储运设备、水力发电、化工及高温纸浆生产设备上得到广泛应用。