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1. 不锈钢的定义
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-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。
2. 不锈钢的发展历史
中华名族是世界上最早冶铁炼钢的国家，我们的祖先远在三千年前就掌握了一些冶铁、炼钢、铸锻和热处理的技艺，比欧洲各国要早 1700 多年，对世界文明与人类进步作出过重要的贡献。
钢铁对于现代化的工农业生产、交通运输、国防乃至人民生活来说，已成为最基本、最重要的材料。当前，尽管各种新型的无机材料和有机合成材料已得到很大发展。但从生产成本、广泛的适用性能等方面来看，它们还远远不能取代钢铁。因此钢铁的生产能力仍不失为衡量一个国家国力的重要标志之一。钢铁材料之所以得到如此广泛的应用是因为铁矿矿藏集中，贮藏量大，开采、冶炼比较经济，钢铁半成品冷、热变形能力强。制成品具有优良的力学性能（强度，塑性及抗冲击能力）和加工性能（切削，焊接、冷变形等）。但是与硅酸材料、高分子合成材料及某些有色金属相比，它的最大的缺点是：在大气或酸、碱、盐等各种介质条件下，易于因腐蚀而失重损耗，乃至完全破坏。
3. 不锈钢的种类
不锈钢可以按用途、化学成分及金相组织来大体分类。
以奥氏体系类的钢由 18% 铬 -8% 镍为基本组成，各元素的加入量变化的不同，而开发各种用途的钢种。
以化学成分分类： ① ． CR 系列：铁素体系列、马氏体系列
② ． CR-NI 系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。
以金相组织的分类：
① ． 奥氏体不锈钢
② ． 铁素体不锈钢
③ ． 马氏体不锈钢
④ ． 双相不锈钢
⑤ ． 沉淀硬化不锈钢
4. 不锈钢钢种的发展
1910 ～ 1914 年诞生的组织分别为马氏体、铁素体和奥氏体的不锈钢，从化学成分来看，主要属 Fe-Cr 和 Fe-Cr-Ni 两大体系。从第一次世界大战结束到第二次世界大战结束的近三十年中（即 1919 年至 1945 年）。随着各种工业的发展，不锈钢为适应工作条件而发生了分化，即在原来两大体系三种组织状态的基础上，通过增减碳含量和添加多种其它的合金元素而衍生出了许多新型的不锈钢。从二次大站结束直至目前为止的三十多年中，主要为适应抗海水或盐类腐烛，吸收 Y 射线及中子、获得超高强度、节约镍等需要而发展了抗点蚀不锈钢、原子能工业用不锈钢、沉淀硬化不锈钢和锰氮代镍不锈钢。近年来．为了解决奥氏体不锈钢的晶间腐烛和应力腐蚀问题，又分别发展了超低碳不锈钢和超纯铁素体不锈钢。目前，已投入市场的不锈钢的品种已达到 230 种以上，经常使用的也有近 50 种，其中约有 80% 是奥氏体不锈钢（ 18 铬 --8 镍）的衍生物，而其余 20% 则是由 13 铬钢演变而成的。关于不锈钢钢种的最主要的研究和发展是集中在两个方面：
◆ 第一个方面是改善钢的耐腐蚀性，其中对 18-8钢晶间腐烛问题的研究，不仅发展了钢种，提出了解决这个间题的工艺方法。还促进了有关不锈钢的钝化和腐蚀机理的研究。
◆ 第二个方面是发展高强度不锈钢（即沉淀硬化不锈钢），这种钢是二次大战后随着航空、航天和火箭技术的进展而发展起来的。其中半奥氏体沉淀硬化不锈钢具有优异的工艺性能（ 17-7PH 类），固溶处理后极易加工成形，且随后的强化热处理（时效处理）温度不高变形很小，在美国这种钢多用于航空结构，并已大量生产，各国也都有类似钢种投入使用
5. 不锈钢的特性
1 ．一般特性
◆ 表面美观以及使用可能性多样化
◆ 耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用
◆ 耐腐蚀性好
◆ 强度高，因而薄板使用的可能性大
◆ 耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾
◆ 常温加工，即容易塑性加工
◆ 因为不必表面处理，所以简便、维护简单
◆ 清洁，光洁度高
◆ 焊接性能好
2 ．不锈钢的品质特性
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项目 |
基本组织 |
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代表钢种 |
STS304 |
STS430 |
STS410 |
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热处理 |
固融化热处理 |
退火 |
退火后急冷 |
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硬度性 |
加工硬化性 |
微量硬化性 |
小量硬化性 |
|
主要用途 |
建筑物内外装饰 , 厨房用具 , 化学刻度 , 航空机器 |
建筑材料 , 汽车零件 , 加用电器 , 厨房器具 , 饭盒等 |
钎、刀机器零部件 , 医院用具 , 手术用具 |
|
耐腐蚀性 |
高 |
高 |
中 |
|
强度 |
高 |
中 |
高 |
|
加工性 |
高 |
中 |
高 |
|
磁性 |
非磁 |
上磁性 |
上磁性 |
|
焊接性 |
高 |
中 |
低 |
不锈钢的品质特性要求
|
用途 |
对象产品 |
加工工艺 |
要求品质特性 |
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表面质量 |
BQ 性 |
材质 |
形状 |
厚度公差 |
焊接性 |
耐腐蚀性 |
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|
浅加工类 |
刀、叉等 |
落料 → 横延 → 切头 → 成型 → 抛光 → 清洗 → 包装 |
要求高不得有麻点等缺陷 |
好 |
一般材 |
一般 |
-5% |
不要求 |
好 |
|
深加工类 |
二类餐具、保温杯等 |
落料 → 涂油 → 成型 → （有时几次）切边 → 卷边 → 清洗 → 复底 → 抛光 → 焊手柄 → 包装 |
要求高不得有划伤折痕等缺陷 |
好 |
DDQ |
要求高 |
-3~-5% |
好 |
好 |
|
PIPE |
装饰管等 |
窄带 → 挤成压成型 → 对焊 → 打磨焊缝 → 切管 → 磨口 → 抛光 → 包装 |
要求高不得有折痕等缺陷 |
一般 |
一般材 |
好 |
-8% |
好 |
一般 |
|
厨具 |
冷柜等的外壁 |
落料 → 折边 → 电焊 → 打磨 |
要求高不得有折痕等缺陷 |
一般 |
一般材 |
一般 |
-8% |
好 |
一般 |
|
容器 |
热水器饮水机内胆 |
窄带 → 卷筒 → 焊接 → 切管 → 焊底 → 打磨焊缝 → 包装 |
一般 |
一般 |
一般材 |
一般 |
-10% |
好 |
一般 |
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。
品质要求特性微细项目
(1) 材质：
① 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 7.0~8.0 之间，深冲性能极佳。目前许多生产保温瓶、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 。 SUS304 DDQ 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；
② 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 8.0~9.0 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。
(2) 表面品质：
不锈钢薄板是一种价格非常高的材料，客户对它的表面质量要求也非常高。但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、折痕、污染等，从而其表面质量，象划伤、折痕等这些缺陷不管是高级材还是低级都不允许出现，而麻点这种缺陷在勺、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。
(3) 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 -3~5% ，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% 。
(4) 焊接性：
产品用途的不同对焊接性能的要求也是各不相同。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，象二类餐具、保温杯、钢管、热水器、饮水机等。
(5) 耐腐蚀性：
绝大多数不锈钢制品要求耐腐蚀性能好，象一、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）
(6) 抛光性能（ BQ 性）：
目前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：
① 原料表面缺陷。如划伤、麻点、过酸洗等。
② 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。
③ 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。
6. 各种不锈钢的特性和用途
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钢号 |
特性 |
用途 |
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奥 氏 体 钢 |
301 17Cr-7Ni-碳 |
与 304 钢相比， Cr 、 Ni 含量少，冷加工时抗拉强度和硬度增高，无磁性，但冷加工后有磁性。 |
列车、航空器、传送带、车辆、螺栓、弹簧、筛网 |
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301L 17Cr-7Ni-0.1N-低碳 |
是在 301 钢基础上，降低 C 含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性；通过添加 N 元素来弥补含 C 量降低引起的强度不足，保证钢的强度。 |
铁道车辆构架及外部装饰材料 |
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|
304 18Cr-8Ni |
作为一种用途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，便用温茺 -196 ℃ ～ 800 ℃ ）。 |
家庭用品（ 1 、 2 类餐具、橱柜、室内管线、热水器、锅炉、浴缸），汽车配件（风挡雨刷、消声器、模制品），医疗器具，建材，化学，食品工业，农业，船舶部件 |
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|
304L 18Cr-8Ni-低碳 |
作为低 C 的 304 钢，在一般状态下，其耐蚀性与 304 刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度 -196 ℃ ～ 800 ℃ 。 |
应用于抗晶界腐蚀性要求高的化学、煤炭、石油产业的野外露天机器，建材耐热零件及热处理有困难的零件。 |
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304Cu 13Cr-7.7Ni-2Cu |
因添加 Cu 其型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与 304 相同。 |
保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器。 |
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304N1 18Cr-8Ni-N |
在 304 钢的基础上，减少了 S 、 Mn 含量，添加 N 元素，防止塑性降低，提高强度，减少钢材厚度。 |
构件、路灯、贮水罐、水管 |
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304N2 18Cr-8Ni-N |
与 304 相比，添加了 N 、 Nb ，为结构件用的高强度钢。 |
构件、路灯、贮水罐 |
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|
316 18Cr-12Ni-2.5Mo |
因添加 Mo ，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）。 |
海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、 CD 杆、螺栓、螺母 |
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316L 18Cr-12Ni-2.5Mo低碳 |
作为 316 钢种的低 C 系列，除与 316 钢有相同的特性外，其抗晶界腐蚀性优。 |
316 钢的用途中，对抗晶界腐蚀性有特别要求的产品 |
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321 18Cr-9Ni-Ti |
在 304 钢中添加 Ti 元素来防止晶界腐蚀；适合于在 430 ℃ ～ 900 ℃ 温度下使用。 |
航空器、排气管、锅炉汽包 |
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铁 素 铁 钢 |
409L 11.3Cr-0.17Ti-低C、N |
因添加了 Ti 元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。 |
汽车排气管、热交换机、集装箱等在焊接后不热处理的产品。 |
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410L 13Cr-低C |
在 410 钢的基础上，降低了含 C 量，其加工性，抗焊接变形，耐高温氧化性优秀。 |
机械构造用件，发动机排气管，锅炉燃烧室，燃烧器。 |
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430 16Cr |
作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率低，成形性及耐氧化性优。 |
耐热器具、燃烧器、家电产品 2 类餐具、厨房洗涤槽、外部装饰材料、螺栓、螺母、 CD 杆、筛网 |
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430J1L 18-Cr0.5Cu-Nb-低C、N |
在 430 钢中，添加了 Cu 、 Nb 等元素；其耐蚀性、成形性、焊接性及耐高温氧化性良好。 |
建筑外部装饰材料，汽车零件，冷热水供给设备。 |
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436L 18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N |
耐热性、耐磨蚀性良好，因含有 Nb 、 Zr 元素，故其加工性，焊接性优秀。 |
洗衣机、汽车排气管、电子产品、 3 层底的锅。 |
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马 氏 体 钢 |
410 13Cr-低碳 |
作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。 |
刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、 1 类餐具（刀叉）。 |
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420J1 13Cr-0.2C |
淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。 |
餐具（刀）、涡轮机叶片 |
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420J2 13Cr-0.3C |
淬火后，比 420J1 钢硬度升高（有磁性）。 |
刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐具（剪刀、刃）。 |
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7. 不锈钢的物理性能
不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示：
① ．热膨胀系数
因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀－温度曲线的斜率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。
② ．密度
物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是 kg/m3 或 1b/in3 。
③ ．弹性模量
当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为 1b/in3 或 N/m3 。
④ ．电阻率
在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用 Ω· m ， μΩ· cm 或（已废的） Ω /(circular mil.ft) 来表示。
⑤ ．磁导率
无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。
⑥ ．熔化温度范围
确定合金开始凝固和凝固完了的温度。
⑦ ．比热
单位质量的物质温度改变 1 度所需要的热量。在英制和 CGs 制中二者比热的数值相同，因为热量的单位（ Biu 或 cal) 取决于单位质量的水升高 1 度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或 CGS 制是不同的，因为能量的单位（ J ）是按不同的定义定的。比热的单位是 Btu(1b · 0 F) 及 J/ （ kg · k ）。
⑧ ．热导率
物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的 1 度的温度梯度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为 Btu/(h · ft · 0 F) 或 w/(m · K) 。
⑨ ．热扩散率
是确定物质内部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值，热扩散率单位以 Btu/(h · ft · 0 F) 或 w/(m · k) 表示。
