不锈钢、铝合金材料及表面处理工艺.doc

不锈钢与铝合金知识不锈钢（Stainless Steel）指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。不锈钢固有的表面性能使用于多方面的钢铁的一种。实际应用中，基本合金元素还有镍、钼、钛、铌、铜、氮等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢容易被氯离子腐蚀，因为铬、镍、氯是同位元素，同位元素会进行互换同化从而形成不锈钢的腐蚀。历史起源毕业于英国谢菲尔德大学的著名冶金科学家亨利布雷尔利（Harry Brearley）于20世纪初期发明了不锈钢。随着不锈钢行业的不断发展，越来越多的行业和企业运用到了不锈钢，也有部分企业进入到了不锈钢行业并发展， 不锈钢的发明和使用，要追溯到第一次世界大战时期。英国科学家布享利布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托，研究武器的改进工作。那时，士兵用的步枪枪膛极易磨损，布雷尔利想发明一种不易磨损的合金钢。布雷尔利发明的不锈钢于1916年取得英国专利权并开始大量生产，至此，从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球，亨利布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”第一次世界大战时，英国在战场上的枪支，总是因枪膛磨损不堪使用而运回后方。军工生产部门命令研制高强度耐磨合金钢的布雷尔利，专门研究解决枪膛的磨损问题。布雷尔利和 其助手搜集了国内外生产的各种型号的钢材，各种不同性质的合金钢，在各种不同性质的机械上进行性能实验，然后选择出较为适用的钢材制成枪枝。一天，他们实 验了一种含大量铬的国产合金钢，经耐磨实验后，查明这种合金并不耐磨，说明这不能制造枪支，于是，他们记录下实验结果，往墙角一扔了事。几个月后的一天， 一位助手拿着一块锃光瓦亮的钢材兴冲冲跑来对布雷尔利说：“先生，这是我在清理仓库时发现的毛拉先生送来的合金钢，您是否实验一下，看它到底有什么特殊作用！”“好！”布雷尔利看着光亮耀眼的钢材，高兴地说。实验结果证明：它是一块不怕酸、碱、盐的不锈钢。这种不锈钢是德国的毛拉在1912年发明的，然而，毛拉却并不知道这种不锈钢有什么用途。布雷尔利心里盘算道：“这种不耐磨却耐腐蚀的钢材，不能制枪枝，是否可以做餐具呢？”他说干就干，动手作制了不锈钢的水果刀、叉、勺、果盘及折叠刀等。2主要分类不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。不锈钢3铁素体不锈钢含铬12%30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢，属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。title4化学成分不锈钢的耐蚀性随含碳量 的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2%，有些钢的c（含碳量）甚至低于0.03%（如00Cr12）。不锈钢中的主要合 金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢才有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、 N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。5奥氏体不锈钢title含铬大于18%，还含有 8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。 0Cr19Ni9钢的Wc0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧 性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另 外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至10501150，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。奥氏体 - 铁素体双相不锈钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。 奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%28%，Ni含量在3%10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、 Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保 持有铁素体不锈钢的475脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。沉淀硬化不锈钢title基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。马氏体不锈钢强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。6品质特性各产品由于用途的不同，其加工工艺和原料的品质要求也不同。材质DDQ（deep drawing quality）材：是指用于深拉（冲）用途的材料，也就是大家所说的的软料，这种材料的 主要特点是延伸率较高（53%），硬度较低（170%），内部晶粒等级在7.08.0之间，深冲性能极佳。许多生产保温瓶、锅类的企业，其产品的加 工比（BLANKING SIZE/制品直径）一般都比较高，它们的加工比分别达3.0、1.96、2.13、1.98。SUS304DDQ用材主要就是用于这些要求较高加工比的 产品，当然加工比超过2.0的产品一般都需经过几道次的拉伸才能完成。如果原料延伸方面达不到的话，在加工深拉制品时产品极易产生裂纹、拉穿的现象，影响 成品合格率，当然也就加大了厂家的成本；一般材：主要用于除了DDQ用途外的材料，这种材料的特点是延伸率相对较低（45%），而硬度相对较高 （180），内部晶粒度等级在8.09.0间，与DDQ用材比较，它的深冲性能相对稍差，它主要用于不需伸拉就能得到的制品，象一类餐具的勺、匙、 叉、电器用具、钢管用途等。但它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ性相对较好，这主要是由于它的硬度稍高的缘故。表面品质不锈钢薄板是一种价格不高的材料，但是客户对它的表面质量要求非常高。不锈薄板在 生产过程中不可避免会出现各种缺陷，如划伤、麻点、沙孔、暗线、折痕、污染等，从而其表面质量，象划伤、折痕等这些缺陷是高级材不允许出现的，而麻点、沙 孔这种缺陷在勺、匙、叉、制作时也是决不允许的，因为抛光时很难抛掉它。我们根据表面各种缺陷出现的程度和频率，来确定其表质量等级，从而来确定产品等 级。（见表：）厚度公差一 般来说不锈钢制品的不同，其要求原料厚度公差也各不相同，象二类餐具和保温杯等，厚度公差一般要求较高，为-35%，而一类餐具厚度公差一般要求 -5%，钢管类要求-10%，宾馆用冷柜用材厚度公差要求为-8%，经销商对厚度公差的要求一般在-4%6%间。同时产品内外销的不同也会导致客户对原 料厚度公差要求的不同。一般出口产品客户的厚度公差要求较高，而内销企业对厚度公差要求相对较低（大多出于成本方面考虑），部分客户甚至要求-15%。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不做要求，甚至包括部分锅类企业。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、热水器、饮水机等。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、饮水机等，有些国外商人对产品还做耐腐蚀性能试验：用NACL水溶液加温到沸腾，一段 时间后倒掉溶液，洗净烘干，称重量损失，来确定受腐蚀程度（注意：产品抛光时，因砂布或砂纸中含有Fe的成分，会导致测试时表面出现锈斑）抛光性能当今社会不锈钢制品在生产时一般都经过抛光这一工序，只有少数制品如热水器、饮水机内胆等不需要抛光。因此这就要求原料的抛光性能很好。影响抛光性能的因素主要有以下几点：原料表面缺陷。如划伤、麻点、过酸洗等。原料材质问题。硬度太低，抛光时就不易抛亮（BQ性不好），而且硬度太低，在深拉伸时表面易出现桔皮现象，从而影响BQ性。硬度高的BQ性相对就好。经过深拉伸的制品，变形量极大的区域表面也会出小的黑点和RIDGING，从而影响BQ性。7耐热性能耐热性能是指高温下不锈钢仍能保持其优良的物理机械性能。碳的影响：碳在奥氏体不锈钢中是强烈形成并稳。定奥氏体且扩大奥氏体区的元素。碳形成奥氏体的能力约为镍的30倍，碳是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。碳还可提高奥氏体不锈钢在高浓氯化物(如42%MgCl2沸腾溶液)中的耐应力耐腐蚀的性能。但是，在奥氏体不锈钢中，碳常常被视为有害元素，这主要是由于在不锈钢的耐蚀用途中的一些条件下(比如焊接或经 450850加热)，碳可与钢中的铬形成高铬的Cr23C6型碳化合物从而导致局部铬的贫化，使钢的耐蚀性特别是耐晶间腐蚀性能下降。因此。60年代 以来新发展的铬镍奥氏体不锈钢大都是碳含量小于0.03%或0.02%超低碳型的，可以知道随着碳含量降低，钢的晶间腐蚀敏感性降低，当碳含量低于 0.02%才具有最明显的效果，一些实验珠光还指出，碳还会增大铬奥氏体不锈钢的点腐蚀分倾向。由于碳的有害作用，不仅在奥氏体不锈钢冶炼过和中应按要求 控制尽量低的碳含量，而且在随后的热，冷加工和热处理等过程中也在防止不锈钢表面增碳，且免铬的碳化物析出。8发展过程我国不锈钢产 业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国不锈钢的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后，国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，拉 动了不锈钢的需求。进入上世纪90年代后，我国不锈钢产业进入快速发展期，不锈钢需求的增速远高于全球水平。1990年以来，全球不锈钢表观消费量以年均 6%的速度增长，而90年代的10年间，我国不锈钢表观消费量是世界年均增长率的2.9倍。进入21世纪，我国不锈钢产业高速增长。根据2013-2017年中国不锈钢行业市场前瞻与投资战略规划分析报告数据统计，2000年2006年，我国不锈钢消费量年平均增长率在21.17%以上。其中，2001年，我国不锈钢表观消费量达到205万吨，超过美国成为世界第一不锈钢消费大国。2008年，中国不锈钢表观消费量达到624.00万吨，同比下降5.17%。2011年11月份，我国不锈钢产量增长了11.1%至1250万吨。生产不锈钢制品33.68万吨，同比增长65.25%。其中广东省是我国不锈钢制品的主要生产基地，其产量达183.7万吨，同比增长41.76%，占全国总产量的78.62%。不锈钢是当今世界上应用最广泛、性能价格比最优的钢材表面处理方法。随着西部大开发战略的实施，西电东送、西气东输、南水北调、三峡工程、农网及城市电网二网改造等项目的深入展开，我国热镀锌行业已进入新一轮的高速发展阶段。我国不锈钢行业原材料中的铬镍在国外是供大于求，而在我国是供不应求的状况；不锈钢则是产能过剩，供大于求，盈利空 间波动频繁。随着不锈钢行业竞争的不断加剧，大型不锈钢生产企业间并购整合与资本运作日趋频繁，国内优秀的不锈钢生产企业愈来愈重视对行业市场的研究，特 别是对企业发展环境和客户需求趋势变化的深入研究。正因为如此，一大批国内优秀的不锈钢品牌迅速崛起，逐渐成为不锈钢行业中的翘楚！9牌号分组沉淀硬化型不锈钢。具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。按成分可分为Cr系（400系列）、CrNi系（300系列）、CrMnNi（200系列）、耐热铬合金钢（500系列）及析出硬化系（600系列）。200系列：铬-锰-镍 华业不锈钢201,202等：以锰代镍，耐腐蚀性比较差，国内广泛用作300系列的廉价替代品300系列：铬-镍 奥氏体不锈钢301：延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。302：耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。303：通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。304：通用型号；即18/8不锈钢。产品如：耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是 18 % 铬加 8 % 镍。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。304 L：与 304 相同特性，但低碳故更耐蚀、易热处理，但机械性较差 适用焊接及不易热处理之产品。304 N：与 304 相同特性，是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。309：较之304有更好的耐温性，耐温高达980。309 S：具多量铬、镍，故耐热、抗氧化性佳，产品如：热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。310：高温耐氧化性能优秀，最高使用温度1200。316：继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材，添加钼 元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。 18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。316 L：低碳故更耐蚀、易热处理，产品如：化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。321：除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外，其他性能类似304。347：添加安定化元素铌，适于焊接 航空器具零件及化学设备。400系列：铁素体和马氏体不锈钢，无锰，一定程度上可替代304不锈钢408：耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。409：最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。410：马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。416：添加了硫改善了材料的加工性能。420：“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。430：铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。440：高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有 三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。500系列：耐热铬合金钢。600系列：马氏体沉淀硬化不锈钢。10耐腐蚀性当钢中铬量原子数量不低于12.5%时，可使钢的电极电位发生突变，由负电位升到正的电极电位。阻止电化学腐蚀。11生锈原因不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。防止氧原子继续渗入继续氧化,而获得抗锈蚀能力。一旦有某种原因，这种薄膜受到不断的破坏，空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断的锈蚀。目前国内很多厂家处于成本考虑，在不锈钢中降低了铬、镍，增加了锰的含量。专家认为，不锈钢之所以能不锈，就是因为有铬和镍的存在，降低这两种成分的含量会降低防锈性能。使用环境中存在氯离子氯离子广泛存在，比如食盐/汗迹/海水/海风/土壤等等。不锈钢在氯离子存在下的环境中，腐蚀很快，甚至超过普通的 低碳钢。所以对不锈钢的使用环境有要求，而且需要经常擦拭，除去灰尘，保持清洁干燥。（这样就可以给他定个“使用不当”。） 美国有一个例子：某企业用一橡木容器盛装某含氯离子的溶液，该容器已使用近百余年，上个世纪九十年代计划更换，因橡木材料不够现代，采用不锈钢更换后16 天容器因腐蚀泄漏。没有经过固溶处理合金元素没有溶入基体，致使基体组织合金含量低，抗蚀性能差。天生的晶间腐蚀这种不含钛和铌的材料有晶间腐蚀的倾向。加入钛和铌，再配以稳定处理，可以减少晶间腐蚀。在空气中或化学腐蚀介质中 能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，不锈钢是具有美观的表面和耐腐蚀性能好，不必经过镀色等表面处理，而发挥不锈钢所固有的表面性能，使用于多方面的钢铁的一 种，通常称为不锈钢。代表性能的有13铬钢，18-8铬镍钢等高合金钢。从金相学角度分析，因为不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内 侵入的氧气起耐腐蚀的作用。为了保持不锈钢所固有的耐腐蚀性，钢必须含有12%以上的铬。用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在靠近焊缝的热影响区中所 析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀12抗菌作用经 权威单位检测，抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均在99%以上，对其它细菌如白念珠菌、枯黑菌等也有显著的杀灭作用，显示了优良的广谱抗菌 性和抗菌持久性。国家药品和生物制品检验所的检测表明，抗菌不锈钢在毒性和人体安全性方面完全符合国家技术标准。在赋予不锈钢抗菌特性的同时，材料的力 学、耐蚀、冷热加工、焊接等性能与原有不锈钢相当。应用抗菌不锈钢的研制成功，为抗菌制品发展提供了广阔空间。抗菌不锈钢产品的发展潜力巨大，市场前景极为广阔。当今社会已有国内多家厂商对抗菌不锈钢表示了浓厚兴趣，课题组正积极寻求支持进行中试，争取早日使该项成果转化为商品。13主要类型“不 锈钢”一词不仅仅是单纯指一种不锈钢，而是表示一百多种工业不锈钢，所开发的每种不锈钢都在其特定的应用领域具有良好的性能。成功的关键首先是要弄清用 途，然后再确定正确的钢种。有关不锈钢的进一步详细情况可参见由NiDI编制的不锈钢指南软盘。幸而和建筑构造应用领域有关的钢种通常只有六种。它们 都含有1722%的铬，较好的钢种还含有镍。添加钼可进一步改善大气腐蚀性，特别是耐含氯化物大气的腐蚀不锈钢产品。14典型用途大 多数的使用要求是长期保持建筑物的原有外貌。在确定要选用的不锈钢类型时，主要考虑的是所要求的审美标准、所在地大气的腐蚀性以及要采用的清理制度。然 而，其它应用越来越多的只是寻求结构的完整性或不透水性。例如，工业建筑的屋顶和侧墙。在这些应用中，物主的建造成本可能比审美更为重要，表面不很干净也 可以。在干燥的室内环境中使用304不锈钢效果相当好。但是，在乡村和城市要想在户外保持其外观，就需经常进行清洗。在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果，就需采用含镍不锈钢。所以，304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途，但在侵蚀性严重的工业或海洋大气中，最好采用316不锈钢。不锈钢拉门有 几种设计准则中包括了304和316不锈钢。因为双相不锈钢2205已把良好的耐大气腐蚀性能和高抗拉强度及弹限强度融为一体，所以，欧洲准则中也包 括了这种钢。产品形状，实际上，不锈钢是以全标准的金属形状和尺寸生产制造的，而且还有许多特殊形状。最常用的产品是用薄板和带钢制成的，也用中厚板生产 特殊产品，例如，生产热轧结构型钢和挤压结构型钢。而且还有圆型、椭圆型、方型、矩型和六角型焊管或无缝钢管及其它形式的产品，包括型材、棒材、线材和铸件。十、表面状态正如后面将谈到的，为了满足建筑师们美学的要求，已开发出了多种不同的商用表面加工。15标识方法钢的编号和表示方法用国际化学元素符号和该国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量：如：中国、俄国 12CrNi3用固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本、300系、400系、200系；用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。中国的编号规则采用元素符号用途、汉语拼音，平炉钢：P、 沸腾钢：F、 镇静钢：B、甲类钢：A、T8：特8、GCr15：滚珠合金钢、弹簧钢，如：20CrMnTi 60SiMn、（用万分之几表示C含量）不锈钢、合金工具钢（用千分之几表示C含量），如：1Cr18Ni9 千分之一（即0.1%C），不锈 C0.08% 如0Cr18Ni9，超低碳C0.03% 如00Cr17Ni13Mo国际不锈钢标示方法美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、 304、 316以及310为标记。铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢 是以410、420以及440C为标记，双相（奥氏体铁素体），不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。4）标准的分类和分级4-1分级分类：国家标准GB 行业标准YB 地方标准 企业标准Q/CB4-2 分类：产品标准 包装标准 方法标准 基础标准4-3 标准水平（分三级）：Y级：国际先进水平 I级：国际一般水平 H级：国内先进水平4-4国标GB1220-84 不锈棒材（I级） GB4241-84 不锈焊接盘园（H级）GB4356-84 不锈焊接盘园（I级） GB1270-80 不锈管材（I级）GB12771-91 不锈焊管（Y级） GB3280-84 不锈冷板（I级）GB4237-84 不锈热板（I级） GB4239-91 不锈冷带（I级）损伤维护不锈钢为什么会损伤裸露在腐蚀环境中的金属表面发生电化反应或化学反应，均匀受到腐蚀。不锈钢表面钝化膜之中耐腐蚀能力弱的部位，由于自激反应而形成点蚀反应，生成小孔，再加上有氯离子接近，形成很强的腐蚀性溶液，加速腐蚀反应的速度。还有不锈钢内部的晶间腐蚀开裂，所有这些，对不锈钢表面的钝化膜都发生破坏作用。因此，对不锈钢表面必须进行定期的清洁保养，以保持其华丽的表面及延长使用寿命。清洗不锈钢表面时必须注意不发生表面划伤现象，避免使用漂白成分以及研磨剂的洗涤液，钢丝球、研磨工具等，为除掉洗涤液，洗涤完成后再用洁净水冲洗表面。粉尘制作经常是在有粉尘的场地进行，空气中常带有许多粉尘，它们不断地落在设备表面。它们可以用水或碱性溶液去除掉。不过，有附着力的尘垢需要高压水或蒸气进行清理。浮铁粉或嵌入的铁在任何表面上，游离铁都会生锈并使不锈钢产生腐蚀。因此，必须清除。浮粉一般可随粉尘一起清除掉。有些粘着力很强，必须按嵌入的铁处理。除粉尘外，表面铁的来源很多，其中包括用普通碳钢钢丝刷清理和用以前在普碳钢，低合金钢或铸铁件上使用过的砂子、玻璃珠或其它磨料进行喷丸处理，或在不锈钢部件及设备附近对前面提到的非不锈钢制品进 行修磨。在下料或吊过过程中如果不对不锈钢采取保护措施，钢丝绳、吊具和工作台面上的铁很容易嵌入或玷污表面。订货要求和制作后检查可以防止并发现游离铁 的存在，ASTM标准A3803规定了检查不锈钢表面铁或钢微粒的铁锈试验法。当要求绝对不能有铁存在的时候，应该使用这种检验方法。如果结果令人满 意，应用干净的纯水或硝酸对 表面进行洗涤，直到深蓝色完全消失。正如标准A3803指出的如果铁锈试验溶液不能全部清除干净，不推荐在设备的工艺表面，即用来生产人类消费品的直 接接触表面采用这种试验方法。比较简单的试验方法是在水中暴露1224小时，检查是否有锈斑。这种试验灵敏性差，而且耗时。这些都是检测试验，不是清理 方法。如果发现有铁存在，必须用后面介绍的化学和电化学的方法进行清理。划痕为 了防止工艺润滑剂或生成物和/或污物积留，必须对划痕和其它粗糙表面进行机械清理一般都是用不锈钢专用抛光机去除。如果在焊接或修磨过程中不锈钢在空气中 被加热到一定的高温，焊缝两侧、焊缝的下表面和底部都会出现铬氧化物热回火色。热回火色比氧化保护膜薄，而且明显可见。颜色决定于厚度，可呈见彩虹色、蓝 色、紫色到淡黄色和棕色。较厚的氧化物一般为黑色。它是由于在高温或长时间在较高度下停留所致。当出现任何一种这类氧化层时，金属表面的铬含量都会降低， 造成这些区域的耐腐蚀性降低。在这种情况下，不仅要消除热回火色和其它氧化层，还应对它们下面的贫铬金属层进行清理。锈斑制作前或制作过程中有时会看到不锈钢产品或设备上生锈，这说明表面受到严重污染。设备投入使用前必须把锈清除掉，彻底清理过的表面应通过铁试验和/或水试验进行检验。粗糙的研磨和机加工研磨和机加工都会造成表面粗糙，留有凹槽，重叠和毛刺等缺陷。每种缺陷也可能使金属表面损伤到一定深度，以至于受损伤的金属表面无法通过酸洗，电抛光或喷丸（如干喷砂，磨料用玻璃珠）等方法清理掉。粗糙表面能够成为发生腐蚀和沉积生成物的发源地，重焊前清理焊缝缺陷或清除多余的焊缝加强高都不能用粗磨进行研磨。对后一种情况，应再用细磨料研磨。焊接引弧斑痕焊工在金属表面引弧时，会造成表面粗糙缺陷。保护膜受损，留下潜在的腐蚀源。焊工应在已经焊好的焊道上或在焊缝接头的侧边引弧。然后将引弧痕迹熔入焊缝中。焊接飞溅焊接飞溅与焊接工艺有很大关系。例如：GTAM（气体保护钨极电弧焊） 或TIG（惰性气体保护钨极焊）没有飞溅。但是，采用GMAW（气体保护金属电弧焊）和FCAW（带焊剂芯的电弧焊）两种焊接工艺时如果焊接参数使用不当 会造成大量飞溅。出现这种情况时，必须调整参数。如果要解决焊接飞溅的问题，焊接前应在接头的每一边涂上防溅剂，这样可以消除飞溅物的附着力。焊完后可以 很容易地将这种防溅剂及各种飞溅物清理掉，可不损伤表面或带来轻微损伤。焊剂利用焊剂进行焊接的工艺有手工焊，带焊剂芯电弧焊和埋弧焊，这些焊接工艺都会在表面留下细小的焊剂颗粒，普通的清理方法无法将它们清除掉。这此颗粒将是缝隙腐蚀的腐蚀源，必须采用机械清理方法去除这些残留焊剂。焊接缺陷焊接缺陷如：咬边、未焊透、密集气孔和裂纹不仅降低接头的牢固性，而且还会成为缝隙腐蚀的腐蚀源。改善这种结果进行清理操作时，它们还会夹带固体颗粒。这些缺陷可通过重新焊接或修磨后重焊进行修补。油和油脂有 机物质如：油，油脂甚至指印都会成为局部腐蚀的腐蚀源。由于这些物质能起屏障作用，它们会影响化学和电化学清理效果，因而必须彻底清理掉。ASTM A380有一种简单的断水（WATERBREAK）试验检测有机污染物。试验时，从垂直表面的顶部浇下水，在向下流的过程中水会沿着有机物质的周围分开。 熔剂和/或酸性化学清洗剂可清除油迹和油脂。残余粘合剂撕掉胶带和保护纸时，粘合剂总有一部分残留在不锈钢表面。如果粘全剂还没硬，可以用有机熔剂去除。但是，当曝露在光或空气中时，粘全剂变硬，形成缝隙腐蚀的腐蚀源。然后需要用细磨料进行机械清理。油漆、粉笔和标记笔印这些污染物的影响与油和油脂的影响相似。建议用干净的刷子和 干净的水或碱性清洗剂进行洗涤，也可以使用高压水或蒸汽冲洗。在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在11%30%，具有体心立方晶体结构。这 类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，多用于制造耐大气、水 蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼技术（AOD或VOD）的应用可使 碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢获得广泛应用。16比对碳钢1、密度碳钢的密度略高于铁素体和马氏体型不锈钢，而略低于奥氏体型不锈钢；2、电阻率电阻率按碳钢、铁素体型、马氏体型和奥氏体型不锈钢排序递增；3、线膨胀系数大小的排序也类似，奥氏体型不锈钢最高而碳钢最小；4、碳钢、铁素体型和马氏体型不锈钢有磁性，奥氏体型不锈钢无磁性，但其冷加工硬化生成马氏体相变时将会产生磁性，可用热处理方法来消除这种马氏体组织而恢复其无磁性。奥氏体型不锈钢与碳钢相比，具有下列特点：1）高的电阻率，约为碳钢的5倍。2）大的线膨胀系数，比碳钢大40%，并随着温度的升高，线膨胀系数的数值也相应地提高。3）低的热导率，约为碳钢的1/3。17用途特点不锈钢按照其组织结构分为奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、双相不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。title一、奥氏体型不锈钢奥氏体型不锈钢是不锈钢中最重要的一类，其产量和用量占不锈钢总量的70%。按照合金化方式，奥氏体型不锈钢可分为铬镍钢和铁铬锰钢两大类。前者以镍为奥氏体化元素，是奥氏体钢的主体；后者是以锰、氮代替昂贵的镍的节镍钢种。总体讲，奥氏体钢耐蚀性好，有良好的综合力学性能和工艺性能，但强度、硬度偏低。二、铁素体型不锈钢铁素体型不锈钢含铬11%-30%，基本不含镍，是节镍钢种，在使用状态下组织结构以铁素体为主。铁素体型不锈钢强度较高，而冷加工硬化倾向较低，耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀性能优良，但是对晶间腐蚀敏感，低温韧性较差。三、双相不锈钢一般认为，在奥氏体基体上存在15%以上的铁素体，或在铁素体基体上存在15%以上的奥氏体即可称其为奥氏体+铁素体双相不锈钢。双相不锈钢兼有奥氏体钢和铁素体钢的优点。四、马氏体型不锈钢马氏体型不锈钢是一类可以用热处理的手段调整其性能的钢，其强度、硬度较高。五、沉淀硬化型不锈钢沉淀硬化型不锈钢是通过热处理手段使钢中碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的的钢。18外界影响不论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体型的钢板的综合性能最好，既有足够的强度，又有极好的塑性同时硬度也不高，这也是它们被广泛采用的原因之一。奥氏体型不锈钢同绝大多数的其它金属材料相 似，其抗拉强度、屈服强度和硬度，随着温度的降低而提高；塑性则随着温度降低而减小。其抗拉强度在温度1580C范围内增长是较为均匀的。更重要的 是：随着温度的降低，其冲击韧度减少缓慢，并不存在脆性转变温度。所以不锈钢在低温时能保持足够的塑性和韧性。不锈钢的耐热性能耐热性能是指高温下，既有 抗氧化或耐气体介质腐蚀的性能即热稳定性铬的影响铬是奥氏体不锈钢中最主要的合金元素， 奥氏体不锈钢的不锈性和耐蚀性的获得主要是由于在会质作用下，铬促进了钢的钝化并使钢保持稳定钝态的结果。1铬对组织的影响：在奥氏体不锈钢中，铬是强 烈形成并稳定铁体的元素，缩小奥氏体区，随着钢中含量增加，奥氏体不锈钢中可出现铁素体（）组织，研究表明，在铬镍奥氏体不锈钢中，当碳含量为 0.1%，铬含量为18%时，为获得稳定的单一奥氏体组织，所需镍含量最低，约为8%，就这一点而言，常用的18Cr8Ni型铬镍奥氏体不锈钢是含铬， 镍量配比最为适宜的一种。有奥氏体不锈钢中，随着铬含量的增加，一些金属间相（比如相）的形成倾向增大，当钢中含有钼时，铬含含量会增加还会相等的形 成，如前所述，相的析出不仅显著降低钢的塑性和韧性，而且在一些条件下还降低钢的耐蚀性，奥氏体不锈钢中铬含量的提高可使马氏体转烃温度（Ms）下 降，从而提高奥氏体基体的稳定性。因此高铬（比如超过20%）奥氏体不锈钢即使经过冷加工和低温处理也很难获得马氏体组织。铬是强碳化物形成元素，在奥氏体不锈钢中也不例外，奥氏体不锈钢中常见的铬碳化物有Cr23C6；当钢中含有钼或铬 时，还可见到期Cr6C等碳化物，它们的形成在某些条件下对钢的性能会产生重要影响。2铬对性能的影响：一般来主，只要奥氏体不锈钢保持完全奥氏体组织 而没有铁素体等的形成，仅提高钢中铬含量不会对力学性能有显著影响，铬对奥氏体不锈钢性能影响最大的是耐蚀性，主要表现为：铬提高钢的耐氧化性介质和酸 性氯化物介质的性能；在镍以及钼和铜复合作用下，铬提高钢耐一些还原性介质，有机酸，尿素和碱介质的性能；铬还提高钢耐局部腐蚀，比如晶间腐蚀。点腐蚀， 缝隙腐蚀以及某此条件下应力腐蚀的性能。对奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性影响最大的因素是钢中碳含量，其他元素对晶间腐蚀的作用主要视其对碳化物的溶解和沉 淀行为的影响而定，在奥氏体不锈钢中，铬能增大碳的溶解度而降低铬的贫化度，因而提高铬含量对奥氏体不锈钢的耐晶间腐蚀是有益，铬非常有效地改善奥氏体不 锈钢的耐点腐蚀及缝隙腐蚀性能，当钢中同时有钼或钼及氮存在时，铬的这种有效性大加强，虽然根据研究钼的耐点腐蚀及缝隙腐蚀的能力为铬的3倍左右，氮为铬 的30倍，但是大量研究，奥氏体不锈钢中如果没有铬或者铬含量较低，钼及氮的耐点腐蚀与缝隙腐蚀作用便会丧失或不够显著。铬对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能的作用，随实验介质条件及实际使用环境而异，在MgCl2沸腾溶液中，铬的作用一 般是有害的，但是在含Cl-和氧的水介质，高温高压水以及点腐蚀为起源的应力腐蚀条件下，提高钢中铬含量则对耐应力腐蚀有利，同时，铬还可防止奥氏体不锈 钢及合金中由于镍含量提高而容易出现的晶间型应力腐蚀的倾向，对开裂性（NaOH）应力腐蚀，铬的作用也是有益的，铬除对奥氏体不锈钢耐蚀性有重要影响 外，还能显著提高该类钢的抗氧化，抗硫化和抗融盐腐蚀等性能。镍的影响1镍对组织的影响镍是强烈稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素，为了获得单一的奥氏体组织，当钢中含有0.1%碳和18%铬时所需的最 低镍含量约为8%，这便是最著名18-8铬镍奥氏体不锈钢的基本分，奥氏体不锈钢中，随着镍含量的增加，残余的铁素体可完全消除，并显著降低相形成的倾 向；同时马氏体转烃温度降低，甚至可不出现M相变，但是镍含量的增加会降低碳在奥氏体不锈钢中的溶解度，从而使碳化物析出倾向增强。2镍对性能的影响镍对奥氏体不锈钢特别是对铬镍奥氏体不锈钢力学性能的影响，主要是由镍对奥氏体稳定性的影响来决定，在钢中可能发生 马氏体转变的镍含量范围内，随着镍含量的增加，钢的强度降低而塑性提高，具有稳定奥氏体组织的铬镍奥氏体不锈钢韧性（包括极低温韧性）非常优良，因而可作 为低温钢使用，这是众所周知的，对于具有稳定奥氏体组织的铬锰奥氏体不锈钢，镍的加入可进一步改善其韧性.镍还可显著降低奥氏体不锈钢的冷加工硬化倾向， 这主要是由于奥氏体稳定性增大，减少以至消除了冷加工过程中的马氏体转变，同时对奥氏体本身的冷加工硬化作用不太明显，不锈钢冷加工硬化倾向的影响，镍降 低奥氏体不锈钢冷加工硬化速率，与降低钢的室温及低温强度，提高塑性的作用，决定了镍含量的提高有利于奥氏体不锈的冷加工成形性能，提高镍含量还可减少以 至消除18-8和17-14-2型铬镍奥氏体不锈钢中的铁素体，从而提高其热加工性能，但是，铁素体的减少对这些钢种的可焊接性不利会增大焊接热裂纹 丝倾向，此外，镍还可显著提高铬锰氮（铬锰镍氮）奥氏体不锈钢的热加工性能，从而显著提高钢的成材率，在奥氏体不锈钢中，镍的加入以及随着镍含量的提高， 导致钢的热力学稳定性增加，因此奥氏体不锈钢具有更好的不锈性和耐氧化性介质的性能，且随着镍含量增加，耐还原性介质的性能进一步得到改善.值得指出，镍 还是提高奥氏体不锈耐许多介质穿晶型应力腐蚀的唯一重要元素，在各种酸介质中镍对奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响，需要指出，在高温高压水中的一些条件下，镍 含量的提高导致钢和合金的晶间型应力腐蚀敏感性增加，但是这种不利作用会由于钢及合金中铬含量的提高而获得减轻或受到抑制.随磁卡奥氏体不锈钢中镍含量的 提高，其产生晶间腐蚀的临界碳含量降低，即钢的晶间腐蚀敏感性增加，至于对奥氏体不锈钢耐点腐蚀及缝隙腐蚀的性能，镍的作用并不显著，此外