不锈钢
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| 钢、铁、以及其他铁合金 |
|---|
| 铁碳合金中的相与显微组织 |
| 钢（按成分分类） |
| 钢（按应用分类） |
| 其他含铁材料 |
| 锻铁（熟铁、工业纯铁，含碳量≤0.04%） |
不锈钢[1]（英语：Stainless steel，rustless steel），也称为不锈耐酸钢、水铜铁，台语也称为白铁仔（台湾话：pe̍h-thih-á）；在冶金学中，是指在大气和酸、碱、盐等腐蚀性介质中，呈现钝态、耐蚀、不生锈，含高铬（常12%~30%）的合金钢，通常另含有镍、钼、钒、锰、钨等元素；而决定不锈钢防锈能力，最重要的金属元素就是铬。国际上以重量计算定义，不锈钢是最低铬含量为10.5wt%，最高碳含量为1.2 wt%的合金钢[2]，或铬含量超过10%的“铁合金”[3]。此名称源于它不像普通钢那样容易腐蚀生锈[4]。
如果合金钢含铬或其他元素比例很低，则只能在表面形成氧化膜保护而仍会氧化，具有像铜或铝的防蚀特色，这种钢材就并非不锈钢，而是耐候钢。铬与低碳含量相配合，可显示出明显的耐腐蚀性和耐热性，还可以加入镍、钼、钒、钛、铌、锰、钨、铝、铜、氮、硫、磷和硒，使其表面会产生防锈的氧化膜，以提高对特殊环境的耐腐蚀性和抗氧化性，并赋予特殊性能，从而保护钢材本身受到外界环境中的空气（尤指氧气）、水、某些酸、碱的氧化腐蚀。
大多数不锈钢先在电炉或氧气顶吹转炉（转炉）中熔化，然后在另一炼钢炉中精炼，主要为了降低碳含量。在氩-氧脱碳法中，将氧和氩的气体混合物喷入钢水中。改变氧和氩的比例，通过将碳氧化为一氧化碳而不使昂贵的铬氧化和损失，来将碳含量降低到控制的水平。因此，在初始的熔化操作中可使用较便宜的原料，如高碳的铬铁。
历史
1913年哈利·布雷尔利发明了一种马氏体不锈钢并随后使其工业化[5]。1924年eeket研制了一种含铬量更高的不锈钢，相当于铁素体不锈耐酸钢。
1931年，巴德公司制造出世界首架不锈钢飞机。
分类
晶体结构
不锈钢按照晶体结构分为五大类：奥氏体不锈钢（A1,A2,A3,A4,A5）、铁素体不锈钢（F1）、马氏体不锈钢（C1,C4,C3）、双相不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。[6]
- 奥氏体不锈钢（英语：austenitic stainless steel）含有16%－26%铬和35%以下的镍，通常具有最高的耐腐蚀性，不能通过热处理进行强化，并且无磁性；最常见的类型是18/8，或称304级，即含有18%铬和8%镍；典型的用途包括飞机工业、乳制品和食品加工工业。奥氏体不锈钢（A*-50较软/A*-70 适合冷加工/ A*-80具有高强度）
- 铁素体不锈钢（英语：ferritic stainless steel）含有10.5%－27%铬，而不含镍，由于碳含量低（0.2%以下），不能通过热处理进行强化，仅用于防腐蚀要求不高的场合，如建筑和汽车装潢方面。铁素体不锈钢（F1-45较软/F1-60适合冷加工）
- 马氏体不锈钢（英语：martensitic stainless steel）通常含有11.5%－18%铬和1.2%以下的碳，有时也含镍，可通过热处理进行强化，具有中等的耐腐蚀性，用于刀具、外科用具、扳手和涡轮机。
- 双相不锈钢（英语：duplex stainless steel）混合了奥氏体和铁素体不锈钢的微观晶体结构，其理想比例为50:50，即使商用产品会采用40:60的比例。通过比奥氏体不锈钢含比例更高的铬（19－32%）和钼（最高5%）以及更低比例的镍来划分。双相不锈钢具有大约两倍于奥氏体不锈钢的屈服强度。相比于304和316不锈钢，其混合型的晶体结构产生了对于氯化物腐蚀的更佳的防腐蚀性。石油和天然气工业是最大的使用者。
- 沉淀硬化型不锈钢（英语：precipitation hardening grade stainless steel）基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。
抗蚀性
不锈钢按其抗蚀性分：不锈钢（在空气中能抵抗腐蚀）和不锈耐酸钢（在某些化学介质中能抵抗腐蚀）。
化学成分
按化学成分可分为高铬不锈钢（如4Cr13、Cr17、Cr28、Cr17Ti 等）、铬镍不锈钢（如0Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti）、铬锰氮不锈钢（如Cr17Mn13Mo2N）。
| 各标准不锈钢号对照表 | ||||
|---|---|---|---|---|
| EN-DIN标准钢号 | EN-标准钢牌号 | ASTM／AISI钢牌号 | UNS编号 | GB-中国国标牌号 |
| 1.4310 | X10CrNi18-8 | 301 | ||
| 1.4318 | X2CrNiN18-7 | 301LN | ||
| 1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | S30403 | |
| 1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | S30403 | 00Cr18Ni9 |
| 1.4311 | X2CrNiN18-10 | 304LN | S30453 | |
| 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 | 06Cr19Ni10（GB/T3280-2007） |
| 1.4948 | X6CrNi18-11 | 304H | S30409 | |
| 1.4303 | X5CrNi18 12 | 305 | ||
| 1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | S32100 | 0Cr18Ni11Ti |
| 1.4878 | X12CrNiTi18-9 | 321H | S32109 | |
| 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4432 | X2CrNiMo17-12-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4401 | X5CrNiMo17-12-2 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
| 1.4436 | X3CrNiMo17-13-3 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
| 1.4406 | X2CrNiMoN17-12-2 | 316LN | S31653 | |
| 1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | S31635 | |
| 1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | 316LN | S31653 | |
| 1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | 317L | S31703 | |
| X10CrNiTi189 | 347 | 0Cr18Ni11Nb | ||
| 1.4512 | X6CrTi12 | 409 | 0Cr11Ti | |
| S41000 | 0Cr13 | |||
| 410 | 1Cr13 | |||
| 420J1 | 2Cr13 | |||
| 1.4016 | X6Cr17 | 430 | 1Cr17 | |
| 1.4118 | X40CrMo15 | 440A | S44002 | 8Cr13 |
| 1.4112 | 440B | S44004 | 9Cr13 | |
| 1.4125 | 440C | S44003 | 11Cr18 | |
| 440F | S44020 | |||
| 1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | N08904 | 00Cr20Ni25Mo4.5Cu |
| 1.4547 | X1CrNiMoCuN20-18-7 | S31254 | ||
应用
目前，市场上的不锈钢品种超过230种，常使的也有近50种，其中约80%是奥氏体不锈钢（18铬-8镍）的衍生物，20%是由13铬钢演变而成。
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![用302不锈钢包覆的纽约克莱斯勒大厦的顶部 [7]](//images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b3/Chrysler_Building_detail.jpg/90px-Chrysler_Building_detail.jpg)
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用不锈钢制造的管道和配件
![用302不锈钢包覆的纽约克莱斯勒大厦的顶部 [7]](/wiki/File:Chrysler_Building_detail.jpg)
健康问题
由于各种类型的不锈钢有不同的特性，在长期贴近人体使用，可能对人体产生有害的影响。不锈钢协会联盟委托瑞典皇家工学院对1.4003、1.4016、1.4597(+Cu)、1.4404、1.4301、1.4162等七种不锈钢测试，结果显示金属释放量均未超，可以用于食品接触材料。[8]
2014年5月8日，台湾专家凌永健强调，不锈钢汤匙用久后有锈、刮痕、凹凸不平则莫用，因为有溶出有害物的疑虑。消基会也补充说，虽然锰是人体必须的微量矿物质之一，但若吸收过量，会影响神经系统，引发记忆障碍，甚至是帕金森氏症；部份镍化合物已被认定是人体致癌物[9]。
执行标准
在中国，不锈钢管执行的标准有：GB1220-84、GB4241-84、GB4356-84、GB1270-80、GB12771-91等等。
相关
参考来源
- 文献
- 陈怡儒、杨和庆、到手香、纪宗廷、林欣瑜、柯昭仪、云琇卿、吴怡亭、盂美云、林煜庭、郑谚弥、陈亭玮、陈昭明、叶宗桓、林宏儒、苏怡帆. 《圖解日用品安全全書》. 台湾: 易博士出版社（城邦文化）. 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2 （中文）.`
- 引用
- ^ 陈怡儒 2011，第304-305页
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始内容存档于2022-01-14）.
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始内容存档于2022-05-03）.
- ^ 1104 超視《食在有健康》食在好安心-便當盒鍋具餐具毒跡密佈 吃了不孕傷腦筋 之 知識篇. [2013-11-06]. （原始内容存档于2021-12-15）.
- ^ A non-rusting steel. New York Times. 31 January 1915.
- ^ ISSF. 不锈钢介绍 (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2011）.
- ^ What is Stainless Steel?. [2006-12-26]. （原始内容存档于2006-09-24）.
- ^ 使用不锈钢进行食物的安全制备 (PDF). worldstainless. 2019 [2023-11-30]. （原始内容存档 (PDF)于2024-02-23）.
- ^ 杨淑闵; 裴禛（摄）. 不鏽鋼餐具刮鏽 恐溶出有害物. 台北: 中央通讯社. 2014-05-08 [2014-05-08]. （原始内容存档于2018-08-27）.
外部链接
- （英文）Articles About Stainless Steel by International Stainless Steel Forum
- （英文）What is stainless steel （页面存档备份，存于互联网档案馆） by BSSA
- （英文）Euro Inox（multilingual portal）
- （英文）Comprehensive Information About Stainless Steel （页面存档备份，存于互联网档案馆） by The Stainless Steel Information Center
- （英文）Comprehensive Information About Metallurgy of Stainless Steel （页面存档备份，存于互联网档案馆） by Cambridge University
- （英文）Life Cycle Costing of Stainless Steel
- 铁素体不锈钢解决方案 （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- 新200 系列”钢种
