不銹鋼可以說(shuō)是工程領(lǐng)域很特殊的一種材料，說(shuō)它特殊，主要是不銹鋼涉及到的應(yīng)用領(lǐng)域比較廣需求量也比較大，比如說(shuō)水工業(yè)、建筑與結(jié)構(gòu)業(yè)、環(huán)保工業(yè)、工業(yè)設(shè)施等。今天Lydia就來(lái)跟大家講講不銹鋼的前世今生。
不銹鋼的起源
不銹鋼的發(fā)明和使用，要追溯到第一次世界大戰(zhàn)時(shí)期。英國(guó)科學(xué)家亨利·布雷爾利受英國(guó)政府軍部兵工廠委托，研究武器的改進(jìn)工作。那時(shí)，士兵用的步槍槍膛極易磨損，布雷爾利想發(fā)明一種不易磨損的合金鋼。
布雷爾利發(fā)明的不銹鋼于1916年取得英國(guó)專利權(quán)并開(kāi)始大量生產(chǎn)，至此，從垃圾堆中偶然發(fā)現(xiàn)的不銹鋼便風(fēng)靡全球，亨利·布雷爾利也被譽(yù)為“不銹鋼之父”。第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，英國(guó)在戰(zhàn)場(chǎng)上的***，總是因槍膛磨損不能使用而運(yùn)回后方。軍工生產(chǎn)部門命令研制高強(qiáng)度耐磨合金鋼的布雷爾利，專門研究解決槍膛的磨損問(wèn)題。布雷爾利和其助手搜集了國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的各種型號(hào)的鋼材，各種不同性質(zhì)的合金鋼，在各種不同性質(zhì)的機(jī)械上進(jìn)行性能實(shí)驗(yàn)，然后選擇出較為適用的鋼材制成槍枝。一天，他們實(shí)驗(yàn)了一種含大量鉻的國(guó)產(chǎn)合金鋼，經(jīng)耐磨實(shí)驗(yàn)后，查明這種合金并不耐磨，說(shuō)明這不能制造***，于是，他們記錄下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，往墻角一扔了事。幾個(gè)月后的一天，一位助手拿著一塊锃光瓦亮的鋼材興沖沖跑來(lái)對(duì)布雷爾利說(shuō)：“先生，這是我在清理倉(cāng)庫(kù)時(shí)發(fā)現(xiàn)的毛拉先生送來(lái)的合金鋼，您是否實(shí)驗(yàn)一下，看它到底有什么特殊作用！”“好！”布雷爾利看著光亮耀眼的鋼材，高興地說(shuō)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：它是一塊不怕酸、堿、鹽的不銹鋼。這種不銹鋼是德國(guó)的毛拉在1912年發(fā)明的，然而，毛拉卻并不知道這種不銹鋼有什么用途。
布雷爾利心里盤算道：“這種不耐磨卻耐腐蝕的鋼材，不能制槍枝，是否可以做餐具呢？”他說(shuō)干就干，動(dòng)手制作了不銹鋼的水果刀、叉、勺、果盤及折疊刀等。
如今不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，需求量也在不斷的增加，那么接下來(lái)Lydia就來(lái)講講關(guān)于不銹鋼的那些事。
首先來(lái)講講不銹鋼的分類
不銹鋼按主要化學(xué)組成分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。
1、鉻系（400系）：指除鐵外，鋼中的主要合金元素是鉻，即鉻系不銹鋼，相當(dāng)于美國(guó)的AISI400系列，因此又稱為400系不銹鋼。代表鋼號(hào)SUS430、SUS49L、SUS439
2、鉻鎳系或鉻鎳鉬系（300系）：指除鐵外，鋼中的主要合金元素是鉻、鎳、鉬，即鉻鎳系或鉻鎳鉬系不銹鋼，相當(dāng)于美國(guó)AISI300系列，因此又稱為300系不銹鋼，代表鋼號(hào)SUS304、SUS316L。
著重講下304不銹鋼吧！304不銹鋼是一種通用性的不銹鋼材料，防銹性能比200系列的不銹鋼材料要強(qiáng)。耐高溫方面也比較好，一般使用溫度極限小于650℃。304不銹鋼具有優(yōu)良的不銹耐腐蝕性能和較好的抗晶間腐蝕性能。對(duì)氧化性酸，在實(shí)驗(yàn)中得出：濃度≤65%的沸騰溫度以下的硝酸中，304不銹鋼具有很強(qiáng)的抗腐蝕性。對(duì)堿溶液及大部分有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸亦具有良好的耐腐蝕能力。
304不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)：
（1）環(huán)保衛(wèi)生：杜絕了紅水、藍(lán)綠水、和隱患水問(wèn)題，無(wú)異味，無(wú)有害物質(zhì)析出保持水質(zhì)純凈，無(wú)鉛對(duì)人體健康無(wú)害。
（2）耐磨損：表面美觀清潔光亮長(zhǎng)久耐用無(wú)刮痕,永不生銹、永不斷裂。 3.耐低溫：廚房衛(wèi)浴不銹鋼水管、龍頭角閥永不斷裂。
（3）熱膨脹性能和保溫性能極好：不銹鋼管具有熱脹冷縮緩慢，保溫性能好。
（4）權(quán)威認(rèn)證：不銹鋼金屬元素的析出量比WHO和歐洲飲用水法令規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)值的5%還要低。
3、鉻錳氮系：指除鐵外，鋼中的主要合金元素是鉻、錳、氮，相當(dāng)于美國(guó)的AISI200系列。因此又稱為200系不銹鋼。
不銹鋼按照壓延后產(chǎn)品外形的不同，一般分為板材、長(zhǎng)材和型材。
1、板材：板狀不銹鋼鋼材
2、長(zhǎng)材（棒材、線材）：具有一定長(zhǎng)度圓棒狀、線狀的不銹鋼鋼材
3、型材：其他形狀的不銹鋼鋼材
不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼等。
1、鐵素體不銹鋼：含鉻12％～30％。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼。屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及作抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。
2、奧氏體不銹鋼：含鉻大于18％，還含有8％左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9鋼的wC＜0.08%，鋼號(hào)中標(biāo)記為“0”。這類鋼中含有大量的Ni和Cr，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性和耐蝕性能，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來(lái)制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷，以獲得單相奧氏體組織。
3、奧氏體 - 鐵素體雙相不銹鋼：兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含C較低的情況下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無(wú)室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時(shí)還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。
4、馬氏體不銹鋼：強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。 馬氏體不銹鋼的常用牌號(hào)有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的。
不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域
從不銹鋼應(yīng)用行業(yè)分析，汽車工業(yè)是當(dāng)前發(fā)展最快的不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域。近十年來(lái)，日本汽車用不銹鋼的消費(fèi)量已從平均10公斤增至30公斤，美國(guó)已超過(guò)40公斤。大客車、地鐵、高速鐵路用車等公共交通運(yùn)輸工具也廣泛采用了不銹鋼。中國(guó)家電行業(yè)是不銹鋼應(yīng)用潛在的大市場(chǎng)。另外，不銹鋼在水工業(yè)、建筑與結(jié)構(gòu)業(yè)、環(huán)保工業(yè)、工業(yè)設(shè)施中的需求也將逐年上升。具體來(lái)看：
車輛/汽車工業(yè)：這是當(dāng)前發(fā)展最快的不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域。采用高強(qiáng)度不銹鋼制造車體結(jié)構(gòu)可大大降低車輛自重，增強(qiáng)車體結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度，用不銹鋼做車輛的面板與裝飾部件可減少維護(hù)成本。此外，不銹鋼還因具有抗氯離子腐蝕和耐熱的優(yōu)點(diǎn)而被由于汽車的排氣系統(tǒng)?，F(xiàn)在，日本、美國(guó)、瑞典等國(guó)已大量使用不銹鋼車輛。日本從80年代開(kāi)始推廣，目前其不銹鋼火車車輛已達(dá)60％。轎車工業(yè)是不銹鋼應(yīng)用的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。
水工業(yè)：水在其儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中遭受污染的問(wèn)題已為人們?nèi)找嬷匾?。大量?shí)踐證明，不銹鋼是水的準(zhǔn)備、貯存、輸送、凈化、再生、海水淡化等水工業(yè)最佳選材。其優(yōu)點(diǎn)是：耐腐蝕、抗地震、節(jié)水、衛(wèi)生（無(wú)鐵銹及銅綠色）、重量輕（減輕1/3）、少維修、壽命長(zhǎng)（可使用40年）、壽命周期成本（LCC）低、屬可回收再利用的綠色環(huán)保材料。據(jù)介紹，目前，日本東京地區(qū)管道不銹鋼化已達(dá)76％，管道漏水率由原來(lái)的14.7％降至目前的7.5％。日本大阪遭受大地震後，不銹鋼儲(chǔ)水罐完好無(wú)損。最近，日本開(kāi)發(fā)出波紋管接頭，使不銹鋼輸水管路的施工成本降低20％，總成本降低3％，維修成本降低3/4。
建筑業(yè)：它是不銹鋼應(yīng)用最早的領(lǐng)域之一。在建筑裝飾方面，目前，不銹鋼主要用在高層建筑的外墻、室內(nèi)及外柱的包覆，扶手、地板、電梯壁板、門窗、幕墻等內(nèi)外裝飾及構(gòu)件。經(jīng)表面處理、著色、鍍層的不銹鋼板，解決了觸摸后易出現(xiàn)手印等問(wèn)題，使不銹鋼的應(yīng)用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。日本開(kāi)發(fā)了多種不銹鋼屋面材料，如耐腐蝕性能更好的高、中鉻鐵素體和各種鍍層板。瑞典研制的super-clean刷光表面不銹鋼板、法國(guó)Ugine開(kāi)發(fā)的UGITOP表面板，為建筑業(yè)提供了新的選擇。
家電業(yè)：在家電業(yè)，不銹鋼用量大的是自動(dòng)洗衣機(jī)內(nèi)筒、熱水器內(nèi)膽、微波爐內(nèi)外殼體、冰箱內(nèi)襯，且多采用鐵素體不銹鋼。西歐家用電不銹鋼的比例較大，亞洲除日本接近歐洲水平外一般用得較少。1999年，日本家電業(yè)鐵素體、馬氏體類不銹鋼的消費(fèi)量達(dá)到28％，奧氏體的占到12％。我國(guó)生產(chǎn)的微波爐、冰箱、空調(diào)、電視等已是世界上具有競(jìng)爭(zhēng)力的出口產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)家電行業(yè)是不銹鋼應(yīng)用的潛在大市場(chǎng)。據(jù)估計(jì)，今后5-10年，我國(guó)家電行業(yè)不銹鋼需求將達(dá)到10萬(wàn)-15萬(wàn)噸。
環(huán)保工業(yè)：工業(yè)廢氣、垃圾和污水處理裝置需采用不銹鋼制造。在煙氣脫硫過(guò)程中，為抵御二氧化硫及氯離子、鐵離子的腐蝕，在吸收塔、冷卻器、泵、閥門、煙道等處需要采用雙相不銹鋼及高牌號(hào)奧氏體不銹鋼。垃圾焚燒爐、廢水處理等設(shè)施都需要采用高性能不銹鋼材料制作。
工業(yè)設(shè)施：發(fā)達(dá)國(guó)家工業(yè)設(shè)施采用的不銹鋼比例一般可到15％-20％，目前國(guó)內(nèi)的應(yīng)用比例還很小。這一方面是因成套引進(jìn)的工業(yè)設(shè)備，不銹鋼材料并未統(tǒng)計(jì)，另一方面是因國(guó)內(nèi)材料尚未采用?；?、石化、化纖、造紙、食品、醫(yī)藥、能源（核電、火電、燃料電池）等領(lǐng)域都需要不銹鋼。此外，現(xiàn)有進(jìn)口設(shè)備已進(jìn)入檢修期。隨著國(guó)產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)品質(zhì)量的提高及特殊牌號(hào)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，今后國(guó)內(nèi)工業(yè)設(shè)施方面不銹鋼的應(yīng)用將會(huì)逐年增加。
最后（Lydia的話）：不銹鋼的發(fā)明和人類歷史上大多數(shù)發(fā)明一樣，都是在不經(jīng)意間被發(fā)明出來(lái)的，同樣也隨著時(shí)間的遷移，人類也在更好的去運(yùn)用，促進(jìn)了其發(fā)展。順便說(shuō)下，那些不銹鋼材料的雕塑很美的哦！
編輯：張崇素 |
