哪种不锈钢好,该如何选择

2019-01-0810:29:14哪种不锈钢好,该如何选择已关闭评论

不锈钢的种类有很多种,很多人都不知道选哪种好,其实,没有好与不好之分,只有合适不合适。不锈钢定义为铁合金,铬含量至少为10.5%。添加其他合金元素以增强其结构和性能,但从根本上说,不锈钢被认为是具有耐腐蚀性能的钢的选择。

从经济角度来看,它们可以与更高成本的工程金属和基于镍或钛的合金竞争,同时提供适用于广泛应用的一系列耐腐蚀性能。它们具有比大多数聚合物产品(GRP)更好的强度,在其使用寿命结束时易于修复和可回收。

不同等级的不锈钢

在选择不锈钢时,最重要的要考虑以下几点:

  1. 耐腐蚀(或抗氧化)
  2. 机械和物理特性
  3. 可用的成型,制造和连接技术
  4. 环境和材料成本(包括总生命周期成本)。基本方法是选择尽可能低的成本,但要求耐腐蚀性。其他考虑因素如强度和淬透性是次要的。

耐腐蚀性能

铬(Cr)含量使不锈钢与其他钢材不同。钢上独特的自修复“被动”表面层是由于铬。商业上可获得的牌号至少含有约11%的铬。这些可以是铁素体或马氏体,取决于碳范围控制。增加铬可提高耐腐蚀性和抗氧化性,因此预计17%Cr 430(1.4016)铁素体比'410S'(1.4000)类型有所改善。

类似地,我们可以知道在15%Cr下的马氏体431(1.4057)具有比12%Cr 420(1.4021 / 1.4028)类型更好的耐腐蚀性。铬含量超过20%可为双相钢和更高合金的奥氏体提供更好的“水性”耐腐蚀性,也是铁素体和奥氏体耐热等级的良好耐高温氧化性能的基础,如非常稀有的铁素体446(25%Cr) )或更广泛使用的25%Cr,20%镍(Ni)奥氏体310(1.4845)等级。

除了这个基本的规则,镍(Ni)扩大了不锈钢可以“处理”的环境范围。添加到431(1.4057)马氏体中的2%Ni可以略微提高耐腐蚀性,但其主要目的是提高钢的冲击韧性。在形成双相类型时,添加约4.5%至6.5%的Ni。奥氏体化的范围从大约7%到超过20%。然而,耐腐蚀性并不仅仅与镍水平有关。假设具有8%Ni的304(1.4301)具有比仅含5%Ni的1.4462双相的更好的耐腐蚀性是错误的。

还提出了更具体的合金添加剂,其具体目的是增强耐腐蚀性。这些包括钼(Mo)和氮(N),用于点蚀和抗缝隙腐蚀。316种类型是主要的Mo轴承奥氏体。许多目前可用的双相不锈钢含有Mo和N两种添加剂。

铜还用于增强某些“常见”但危险的环境中的耐腐蚀性,例如硫酸的“中间”浓度范围。含铜的等级包括奥氏体904L(1.4539)型和约25%Cr“超级双相钢”,如1.4501和1.4507。

机械和物理特性

随着合金添加,基本机械强度增加,但各组不锈钢的原子结构差异具有更重要的影响。

与其他合金钢一样,只有马氏体不锈钢可通过热处理硬化。沉淀硬化不锈钢通过热处理得到强化,但对马氏体类型使用不同的机制。通过适当的热处理形成非常小的颗粒,并且作为钢基体中的增强剂。
铁素体,奥氏体和双相不能通过热处理强化或硬化,但作为强化机制对冷加工有不同程度的响应。

铁素体类型在环境温度下具有有用的机械性能,但与奥氏体相比具有有限的延展性。它们不适用于低温应用,因为在超过约600℃的高温下失去冲击韧性和损失强度,尽管已经非常成功地用于诸如汽车排气系统的应用。

奥氏体类型具有其特有的面心立方体'fcc'原子排列,具有非常明显的特性。在机械方面,它们在低温下具有更好的延展性和冲击韧性。与其他类型的不锈钢的主要物理性质差异在于它们是“非磁性的”,即具有低的相对磁导率,只要它们完全软化即可。它们还具有比其他不锈钢类型更低的导热率和更高的热膨胀率。

具有奥氏体和铁素体“混合”结构的双相型具有这些类型的一些特性,但从根本上来说,其机械强度要高于铁素体或奥氏体类型。

成型,制造和加工技术

根据其类型和热处理条件,锻造不锈钢可成型和可加工。不锈钢也可以铸造或锻造成形。大多数可用的类型和等级可以通过使用适当的“热”方法连接,包括焊接,钎焊和焊接。

奥氏体不锈钢适用于涉及扁平产品成型(压制,拉伸,拉伸成型,纺丝等)的广泛应用。虽然铁素体和双相不锈钢类型也适用于这些成型方法,但奥氏体不锈钢的优异延展性和加工硬化特性使其成为更好的选择。

通过镍水平控制奥氏体类型的可成形性。301(1.4310)等级具有“低”镍含量,约7%,因此在冷加工时工作硬化,使其可用于压制“加强”板。
相比之下,大约8.0%的镍水平使钢非常适合拉伸成型操作,例如在不锈钢水槽的制造中。深拉伸需要较高的镍含量约9.0%。

马氏体不易成型,但在切割刀片的制造中广泛用于冲裁。

大多数不锈钢类型可以通过常规方法加工,只要考虑其强度和加工硬化特性。涉及控制进料和速度的技术通常足以用良好的润滑和冷却系统来底切加工硬化层。在采用高产量系统的情况下,可能需要加工增强的等级。在这方面,不锈钢的处理方式与其他合金钢相似,硫添加剂是303(1.4305)等级的传统方法。现在,可控制的清洁类型也可用于提高可加工性。

大多数不锈钢可以焊接或钎焊,只要注意表面处理,选择助焊剂以避免自然表面氧化性能成为这些热处理过程中的问题。然而,这种接头的强度和耐腐蚀性与所连接的不锈钢的全部电位不匹配。

为了优化接头强度和耐腐蚀性,大多数不锈钢可以使用多种技术进行焊接。铁素体和双相不锈钢的可焊性良好,而奥氏体类型的焊接性能极佳。较低碳的马氏体可以小心焊接,但是诸如17%Cr,1%碳,440种(1.4125)等等级不适合焊接。

不同种类的不锈钢主要优缺点

种类例子优点缺点
铁素体410S,430,446低成本,中等耐腐蚀性和良好的成形性与奥氏体相比,耐腐蚀性,成型性和高温强度有限
奥氏体304,316广泛可用,良好的一般耐腐蚀性,良好的低温韧性。优异的成形性和可焊性加工硬化会限制成形性和可加工性。应力腐蚀开裂的能力有限
复式钢1.4462良好的抗应力腐蚀开裂性,退火状态下的良好机械强度应用温度范围比奥氏体化更受限制
马氏体钢420,431通过热处理可硬化与铁素体相比,耐腐蚀性与奥氏体和成形性相比有限。焊接性有限。
沉淀硬化钢17 / 4PH通过热处理可硬化,但具有比马氏体更好的耐腐蚀性与奥氏体相比,有限的可用性,耐腐蚀性,可成形性和可焊性受到限制

其他等级的不锈钢

还有各种不锈钢类型。已开发出具有增强组合物的特殊等级,并且可用于最小化任何特定类型的缺点。这些包括:

  • 超级铁素体
  • 超级奥氏体
  • 超级双工
  • 低碳可焊接马氏体
  • 奥氏体
  • 沉淀硬化类型

 

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