不锈钢简介.doc

一、不锈钢简介（不锈钢和耐酸钢的总称）

黑色金属，是指以铁及铁碳为主的合金，它又可以分为纯铁(含碳量小于0.0218%的铁碳合金)、钢(含碳量大于0.0218%而小于2.11%的铁碳合金)、铸铁(含碳量大于2.11%的铁碳合金)三类。查阅各类不锈钢标准，即便是含碳量较高的马氏体不锈钢7Cr17，其含碳量也只是在0.6%~0.75%，远远低于钢与铁的分界线2.11%。所以，从碳含量来讲，所有的不锈钢，无论是奥氏体、马氏体、铁素体，都属于“钢”的范畴。
所有金属都和大气中的氧气进行反应，在表面形成氧化膜。不幸的是，在普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属（例如，锌，镍和铬）进行电镀来保证碳钢表面，但是，正如人们所知道的那样，这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏，下面的钢便开始锈蚀
　　耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢。又称不锈耐酸钢。实际应用中，常将耐弱腐蚀介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异，前者不一定耐化学介质腐蚀，而后者则一般均具有不锈性。
　　不锈钢通常按基体组织分为：
　　1、奥氏体不锈钢。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。
　　2、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。
　　3、马氏体不锈钢。强度高，但塑性和可焊性较差。
4、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。
不锈钢的总体成分特点是含碳量低即便是含碳量较高的马氏体不锈钢7Cr17，其含碳量也只是在0.6%~0.75%，远远低于钢与铁的分界线2.11%。一般都含有铬，铬含量在10．5％以上。
二、不锈钢历史
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。
　　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·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”。

二、不锈钢为什么耐腐蚀？
　　不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。铬是使不锈钢获得耐蚀性的基本元素，当钢中含铬量达到1.2％左右时，铬与腐蚀介质中的氧作用，在钢表面形成一层很薄的氧化膜（ 自钝化膜），可阻止钢的基体进一步腐蚀。除铬外，常用的合金元素还有镍、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。
　　在铬的添加量达到10．5％时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加，但铬含量更高时，尽管仍可提高耐腐蚀性，但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时，把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面，防止进一步地氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。而且，如果损坏了表层，所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理，重新形成这种氧化物"钝化膜"，继续起保护作用。
因此，所有的不锈钢元素都具有一种共同的特性，即铬含量均在10．5％以上。
三、不锈钢的腐蚀
　　不锈钢为什么也生锈?当不锈钢管表面出现褐色锈斑的时候，人们大感惊奇就不是不锈钢了，可能是钢质出现了问题。 其实，这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的条件下也会生锈的。不锈钢具有有在含酸、碱、盐的介质中耐腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件不同发生变化的，一种不锈钢在干燥清洁的大气中，有绝对优良的抗锈蚀能力，但将它移到海滨地区，在含有大量盐份的海雾中，就会变的锈迹斑斑。因此，不是任何一种不锈钢在任何环境下都能耐腐蚀不生锈的。
　　不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的氧化层阻止氧的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因，这种薄膜遭到了不断地破坏，空气或液体就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来，形成疏松层而不断地锈蚀。
一种不锈钢可在许多介质中具有良好的耐蚀性，但在另外某种介质中，却可能因化学稳定性低而发生腐蚀。所以说，一种不锈钢不可能对所有介质都耐蚀。

四、不锈钢的磁性
在日常生活中，有很多对不锈钢一知半解的人是通过有无磁性来判断不锈钢的，没有磁性的就是不锈钢，有磁性的则不是不锈钢，是不锈铁。比如我们去超市购买不锈钢物品时，超市的售货员可能会告诉你同样的识别方法，甚至还会拿一块磁铁出来，让你亲目试一试。
其实，这是因为对不锈钢概念不清而产生的又一种误解。从金属学角度来看，“钢”和“铁”仅仅在于碳含量的区别，和磁性无关。

根据材料物理学的研究，金属的磁性源于电子自旋的结构，电子自旋属于量子机械性能，既可以“向上”，也可以“向下”。在铁磁性金属中，电子会自动按照同一方向进行旋转，而反铁磁性金属材料中，一些电子按照规则的模式进行，而相邻电子则朝着相反方向或反平行自旋，但对于三角形晶格中的电子来说，由于每个三角形中的两个电子都必须按照相同方向自旋，因此自旋结构已经不存在。
常见不锈钢按金相组织特点分类，主要可分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢和铁素体不锈钢三类。通常来说，奥氏体不锈钢(以304为代表)是无磁性的，但是也可能带有弱磁性，而铁素体(主要有430、409L、439和445NF等)和马氏体(以410为代表)一般都是带有磁性的。不锈钢里面有一些钢种(如304等)分类为“无磁性不锈钢”的是指其磁性指标低于某个值而已，也就是说，一般不锈钢都或多或少带有一定的磁性。此外，上面提到奥氏体是无磁或者弱磁性，而铁素体和马氏体是带磁性的，由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中出现少量的马氏体或铁素体组织，这样304不锈钢中就会出现弱磁性。另外，304不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形越大，马氏体转化越多，磁性也会越强。想要完全消除304不锈钢的磁性，可以通过高温固溶处理恢复稳定奥氏体组织，从而消除磁性。因此材料的磁性是由分子排布是否规则及电子自旋的同向性决定的，我们认为是材料的物理性能，而材料的耐腐蚀性能则是由材料的化学成分决定的，是材料的化学性能，与材料是否有磁性无关。
正是因为奥氏体不锈钢是应用范围最厂的不锈钢，通常做装饰用的不锈钢多数是奥氏体型的304材质，一般来讲是“无磁”或若磁性的，所以给多数人的概念是不锈钢是无磁性的。

从以上的介绍可知，不锈钢的特点是高铬低碳，那么才能冶炼出高铬低碳的不锈钢呢？这就是我们这一节课要重点讲述的内容。
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