不锈钢和耐热钢的焊接解析
304不锈钢及其焊接简介
304不锈钢及其焊接简介一、概述304不锈钢 (0Cr18Ni9，AISI304，SUS304)是在最初发明的18-8型铬镍奥氏体不锈钢的基础上发展演变的钢种，是不锈钢的主体钢种，其产量占不锈钢总产量的30%以上。
它具有良好的冷、热加工性能、无磁性和好的低温性能；耐高温方面也比较好，一般使用温度极限小于650℃。
304型不锈钢具有优良的不锈耐腐蚀性能和较好的抗晶间腐蚀性能。
对氧化性酸，在实验中得出：浓度≤65%的沸腾温度以下的硝酸中，304不锈钢具有很强的抗腐蚀性。
对碱溶液及大部分有机酸和无机酸亦具有良好的耐腐蚀能力，以及大气、水、蒸汽中耐蚀性亦佳。
304不锈钢的良好性能，使其成为应用量最大、使用范围最广的不锈钢牌号，此钢适于制造深冲成型的部件以及输送腐蚀介质管道、容器，结构件等；亦可用于制造无磁、低温设备和部件。
但在易产生应力腐蚀环境和产生点蚀和缝隙腐蚀的条件下，在选用时应慎重。
二、用途家庭用品（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，核能、电力工业等。
三、化学成份及性能GB20878-2007，304、304L不锈钢化学成分带*号为耐热钢或可作耐热钢使用304不锈钢力学性能牌号固溶处理拉伸试验硬度试验屈服强度（MPa）抗拉强度/（MPa）伸长率（%）HBW HRB HV0Cr18Ni9 (304) 1010-1150℃快冷≥205≥520≥40≤187HB≤90≤20000Cr19Ni10 (304L) 1010-1150℃快冷≥177≥480≥40≤187HB≤90≤200四、焊接性能总体讲，该类不锈钢具有较好的可焊性。
但如焊接工艺及所处环境介质条件不当，易产生晶间腐蚀，焊件对焊接热裂纹敏感性较高，易析出脆性σ相；结构件易产生焊接变形。
在工艺适当的条件下，其焊接件有较好的综合性能，在碱液、大部分无机酸和有机酸及大气、水、蒸汽中均有好的耐蚀性，故获得了广范应用。
不锈钢焊接国家规范
不锈钢焊接国家规范不锈钢是一种比较常用的金属材料，具有耐腐蚀、耐高温、易加工等优异特性，被广泛应用于装配制造、建筑业、船舶制造等领域。
在这些领域，对于不锈钢的焊接工艺和规范尤为重要。
以下是关于不锈钢焊接国家规范的相关细节。
1.焊接方法不锈钢的焊接方法包括电弧焊、激光焊、TIG焊、MIG焊等。
其中，最常用的焊接方法是TIG焊和MIG焊。
TIG焊是一种高精度焊接方法，其焊缝质量优异；而MIG焊则是一种高效率焊接方法，可以缩短生产周期，但必须在室温下使用。
2.焊接规范国家对于不锈钢的焊接规范进行了明确要求。
常见的规范包括：- GB/T 983-2001《不锈钢及耐热钢、合金钢焊接》；- GB/T 19562-2017《钢铁产品不锈钢电弧焊针对应规定》；- GB/T 15579.11-2015《试验条件和程序的焊接参数规范第11部分:针对不锈钢的过程试验》。
3.焊接前的准备工作在进行不锈钢焊接前，必须进行必要的准备工作。
这包括清洗、划线、磁粉探伤等。
在不锈钢的焊接过程中，任何微小的杂质、油脂、水分等都会引起焊缝质量下降或者焊缝裂纹等缺陷，因此必须进行充分的清洗准备工作。
4.选择焊接材料不同焊接材料对于不同型号的不锈钢具有不同的适用性。
因此，在进行不锈钢的焊接材料选择时，必须根据具体的材料性能进行合理选择。
如：对于耐腐蚀性能高的316材料，应该选择316L的焊接材料；而对于抗拉性能较高的304材料，则应选择308L的焊接材料。
5.焊接质量检测对于不锈钢的焊接质量，必须进行必要的检测和测试。
常见的检测方法包括视觉检测、磁粉检测等。
在进行焊接质量检测时，必须参照国家相关标准进行严格约束。
总的来说，不锈钢焊接国家规范是保证不锈钢焊接质量的重要依据。
在进行不锈钢的焊接工作时，必须严格按照相关规范要求进行操作，以确保焊接产品的质量和使用寿命。
第4章 不锈钢及耐热钢的焊接
图4-2 Fe-Ni二元合金状态图
3．合金元素对相图的影响 (1) 碳的影响 不锈钢中，碳首先和铬形成化合物，其次是铁。碳是强奥氏体化元素，会使γ相区增大，而δ相区减小。在723℃的纯铁中，碳在γ相中的溶解度是α相中的40倍，可以认为不锈钢中的奥氏体晶粒对碳具有良好的溶解性。但是，由于铬元素具有强烈的形成M23C6碳化物倾向，即使是在碳含量很低的情况下也可以生成，使得碳在奥氏体中活性降低，不锈钢中碳的溶解度大大降低。 碳还影响σ相的形成。增加碳含量将使碳化物含量增加，部分铬转变为M23C6高铬碳化物。因而基体中铬的含量减少，σ相析出减缓。从相图上看，σ相区缩小。 (2) 氮的影响 氮是强奥氏体化元素。氮比碳在奥氏体铬－镍不锈钢中的溶解度高得多，并随着铬含量的增加而快速增加，因此氮在奥氏体不锈钢中不易形成脆性析出相。
4.1.1 不锈钢的基本定义 不锈钢的定义 不锈钢是指能耐空气、水、酸、碱、盐及其溶液和其他腐蚀介质腐蚀的，具有高度化学稳定性的合金钢的总称，对其含义有以下三种理解： (1) 原义型 仅指在无污染的大气环境中能够不生锈的钢。 (2) 习惯型 指原义型含义不锈钢与能耐酸腐蚀的耐酸不锈钢的统称。 (3) 广义型 泛指耐蚀钢和耐热钢，统称为不锈钢 我国目前所谓不锈钢是指习惯型含义。不锈钢及耐热钢的 主要成分为Cr和Ni。
3．按组织分类 按空冷后室温来分类，是应用最广泛的分类方法。 奥氏体钢 是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%～25%）而形成的具有奥氏体组织的不锈钢。它是应用最广的一类，以高Cr-Ni钢最为典型。 (2) 铁素体钢 显微组织为铁素体，铬的质量分数在11.5%～32.0%范围。主要用作耐热钢（抗氧化钢），也用作耐蚀钢，如1Cr17、1Cr25Si2。铁素体钢以退火状态供货。 (3) 马氏体钢 显微组织为马氏体，这类钢中铬的质量分数为11.5%～18.0%。
不锈钢焊接方法与技巧
不锈钢焊接方法与技巧
不锈钢是一种难以焊接的材料，因为它具有良好的抗腐蚀性和高硬度。
在焊接不锈钢时，需要采取一些特殊的方法和技巧，以确保焊接接头的质量和稳定性。
首先，选择合适的焊接方法非常重要。
常见的不锈钢焊接方法包括氩弧焊、脉冲氩弧焊和TIG焊。
这些方法都能够在焊接
过程中提供足够的保护性气氛，防止氧化物的形成，从而保证焊缝的质量。
其次，需要选择合适的焊接材料。
不锈钢焊丝和焊条的选择非常重要，一般情况下要选择与母材相似的焊接材料，以确保焊接接头的性能和稳定性。
另外，在焊接不锈钢时，需要控制好焊接参数，如电流、电压、焊接速度等。
不锈钢的热导率较低，热膨胀系数较大，因此在焊接过程中要特别注意控制焊接温度，避免产生变形和裂纹。
最后，需要进行适当的后处理工艺。
包括对焊缝进行打磨、去除氧化物和残渣等。
同时，要做好焊接接头的防腐处理工作，以确保焊接接头具有良好的耐腐蚀性能。
总之，焊接不锈钢需要掌握一定的方法和技巧，通过合适的焊接方法、材料选择、参数控制和后处理工艺，才能得到稳定、优质的焊接接头。
珠光体耐热钢与不锈钢的焊接
２ ） ３ ） Ｉ ）
ｑ３ ＂ －ｘ＇ ３ ＝一 ｙ Ｖ／ ２ ］ｚ＋１
＜ｒ ｂ ｏ ｆ ｏ ｏ ｆ ａ ａ ｏ ｅ ｎ ｆｃ ｎｄ ｔ＞ ＜ ｆ ｏ ｍ＞ ｃ ｌ ｆ ｎｕ ＜ｃ４ ｆ ｎ ｍ＞ ｆ ｏ ｕ
＜ｃ６ ｏ ｕ ＞ ｆ ｆｎ ｍ
９ ＝ 堑 二 ４
编程 系统抗 干扰强 ， 能准 确提取 空 间焊缝 的三维位
图 ４ 机 器 手姿 态 变换 示 意
置信 息 ； 过相 应 的坐标 准 换 与计算 ， 通 可直 接 生成
符 合 机 器 人 编 程 规 范 的 运 动 程 序 ， 现 了激 光 焊 接 实
旋 转坐标 系可用旋 转矩 阵 Ａ 表示
三部分组成 。ｒｎ 是实 际工作点在工件 坐标系 中的 ｔ ｓ ａ 坐标， 即计 算出 的 ， 。 ，
ｒｔ 机 器 人 的 姿 态 坐 标 ， 四元 数 ｑ 、２ ｑ ｏ为 由 １ ｑ 、３
３３ 生成 机 器 人 运动 程 序 ．
在开 发的应用程 序 中 ， 设定 步长和插补方 式（ 直 线 或圆弧）系统会依 据所计算 出机器 人坐标点 自动 ，
和ｑ ４组成 。 机器人姿态的变换可 以描述为参考坐标 系在三维 空间经过 一定角 度的旋转 ， 图 ４所示 。 如
生成机 器人 运动程序 。 在程序 中手动加人 激光焊接 工艺控 制代码 ， 即可实 现空 间焊缝 的激光 焊接 。
４ 结 论
研 发 的 基 于 三 维 视 觉 的 激 光 焊 接 机 器 人 离 线
碳 而硬 化 ， 两侧 性 能相 差悬 殊 ， 力 时 可能 引起 应 力集 中， 受 降低 高温 强度 和 塑性 ； 由 于奥 氏体 比珠 光体 线膨 ⑧ 胀 系数 大 而导 热 率低 ， 焊接 接 头 会 产 生较 大 的 热应 力 ， 易形 成 热疲 劳裂 纹 ； ） （ 焊接 熔 池在 结晶 过 程 中， 有 奥 垒 既 氏体 又 有铁 素 体 ， 氢在 它们 中的 溶 解度 不 同， 可 以扩 散 聚 集 ， 氢 为延 迟 裂 纹 的 产 生创 造 了条件 。
310S耐热不锈钢的焊接性及焊接技术
Ｆ。
２．３ 焊 接熔 池及 背面 的保 护 有 效 的背 面 气 体 保 护 是保 证 焊 接质 量 的前
提 ，保护 气体 的纯 度应 满足 工艺 要求 ，应 采 取有 效 的背面 保护 工装 ，丌始 焊接 时要 对焊缝 背 面的 氧 含 量进 行 检 测 ， 满足 Ｔ 艺 要求 后 才 能 开始 焊 接 。 ２．４ 定位 焊 缝
定位 焊缝 焊接 时 ，如果 长度过 短 ，焊 接 未建 立起 平衡 过程 即结束 ，焊 缝 冷却会 很快 ，可 能导 致裂 纹缺 陷 ，因此 ，如采用 定位 焊 ，对 定位焊 缝 的最 短长 度应 进行 规定 ，且应 采用 较大热 输入 规 范参 数 。如果 出现 裂纹缺 陷，应该 在 正式焊接 前 把 定位焊 缝 的缺 陷全部 清理 干净 。 ２．５ 焊 接过 程材料 的保 护
直没 有大规 模应用 。直到 ２Ｏ世纪 ８０年代 ，随着 裂 纹 、液化 裂纹和脆 性裂纹 。结晶裂纹 常 出现在
冶金技 术的进 步和新 材料 关键技术 的突破 ，材料 焊 缝 中 ，尤 其 容 易发生 在 焊缝 收尾 部分 和 弧坑
的焊接 性得 到 了改善 ，才使得 这种钢材 大规模 应 处 ，后两种裂 纹主 要 出现在 热影 响区 （ＨＡＺ）的
序 号 试 样编 号
ｌ
０ｌ
表 １ ５＝１４ｍｍ ３１ＯＳ钢板化学成分复验数据
分 析 结 果 （％）
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ
Ｓ
０．０５２
Ｏ．５ｌ
１．Ｏ３
０．０２６
０．００３
Ｃｒ ２４．７７
Ｎｊ １９．Ｏ６
从检 测 中心 对材 料成 分 的复验 数 据来 看 ，本批 次材 料化 学成 分符 合标准 ＧＢ／Ｔ２０８７８—２００７不锈 钢和 耐热钢 牌 号及化 学成 分 的规 定 。 ２ 材 料 的 焊 接 技 术 Ｈ
不锈钢的焊接方法
不锈钢的焊接方法不锈钢是一种常用的金属材料，具有耐腐蚀、耐高温等优良性能，因此在工业制造、建筑装饰、厨具制作等领域得到广泛应用。
而不锈钢的焊接是其加工过程中必不可少的环节，本文将就不锈钢的焊接方法进行介绍。
首先，我们来谈谈不锈钢的焊接特点。
不锈钢的焊接具有一定的难度，主要是因为不锈钢具有较高的热导率和热膨胀系数，焊接时易产生变形和裂纹。
同时，不锈钢易氧化，焊接过程中容易产生氧化皮，影响焊缝质量。
因此，在进行不锈钢的焊接时，需要选择合适的焊接方法和工艺，以确保焊接质量。
目前，常用的不锈钢焊接方法有氩弧焊、氩弧焊钨极气体保护焊（TIG焊）、电弧焊、等离子焊等。
其中，氩弧焊是应用最为广泛的一种方法。
氩弧焊使用惰性气体保护焊接，能够有效防止氧化，焊接质量较高，适用于薄板的焊接。
而TIG焊则是一种手工焊接方法，适用于对焊接质量要求较高的场合，操作灵活，适用于各种厚度的不锈钢板材。
电弧焊和等离子焊适用于对焊接速度要求较高的场合，焊接效率高，但对操作人员技术要求也较高。
在选择不锈钢的焊接方法时，需要根据具体的工件材质、厚度、焊接要求等因素进行综合考虑。
同时，还需要注意以下几点：1. 清洁工件表面。
在进行不锈钢焊接前，需要对工件表面进行清洁处理，去除油污、氧化皮等杂质，以保证焊接质量。
2. 控制焊接参数。
不同的不锈钢材料，需要采用不同的焊接参数，包括焊接电流、焊接速度、焊接温度等，需要根据具体情况进行调整。
3. 选择合适的焊接材料。
不锈钢的焊接材料一般选用相同或相似成分的焊丝或焊条，以确保焊接质量。
4. 进行焊后处理。
焊接完成后，需要对焊缝进行打磨、清理，消除氧化皮和焊渣，提高焊接质量。
总之，不锈钢的焊接是一个复杂而又重要的工艺环节，选择合适的焊接方法和工艺对于保证焊接质量至关重要。
在实际操作中，需要根据具体情况进行综合考虑，合理选择焊接方法和工艺参数，以确保不锈钢焊接质量，满足工程需求。
astm不锈钢板焊接标准
astm不锈钢板焊接标准
ASTM（美国材料与试验协会）制定了许多关于不锈钢板焊接的标准。
其中，ASTMA5.4是一个关于焊接不锈钢和耐热钢的标准，它包括了各种焊接方法，如氩弧焊、电弧焊、激光焊等。
这个标准主要涵盖了焊接工艺、焊接设备、焊材选择、预热和焊后处理等方面。
另一个与ASTM不锈钢板焊接相关的标准是ASTMA2 40，这个标准主要涉及不锈钢板、带和型材的生产和规范。
在ASTMA240标准中，你可以找到关于不锈钢板焊接的指导和建议，包括焊接方法、焊材选择、焊接工艺参数等。
需要注意的是，ASTM标准主要是针对美国市场的，如果在中国市场使用，需要参考相应的中国标准，如GB/T30 91-2001（不锈钢焊管）、GB/T12771-2008（不锈钢焊接用填充金属和电极）等。
在实际焊接过程中，还需要根据不锈钢板的类型、厚度、应用环境等因素来选择合适的焊接方法和参数。
同时，为了确保焊接质量，焊工应具备一定的技能和经验。
在焊接完成后，还需要对焊缝进行检测和测试，以确保焊接质量达到要求。
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您知道吗？
1、不锈钢的主要腐蚀形式有均匀腐蚀(表面腐蚀)、点腐蚀、 缝隙腐蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂等五种。
4．晶间腐蚀（概念）: 在晶粒边界附近发生的有选 择性的腐蚀现象。
1）外观虽仍呈金属光泽，但因晶粒彼此间已失去联 系，敲击时已无金属的声音，钢质变脆。已证明， 晶间腐蚀多半与晶界层“贫铬”现象有8-8 奥 氏 体 钢 ， 固 溶 处 理 再 经 450~850℃加热(所谓敏化加热)会沿晶界沉 淀 出 Cr23C6 或 ( Fe，Cr)23C6( 常 写 成 M23C6)， 以至使晶界边界层含Cr量低于l2％，即所谓 “贫铬”。
4
(三)按组织分类 按空冷后室温组织来分类，是最古老、 又是至今应用最广的最基本的分类方法。
(1)奥氏体钢：它是应用最广的一类，以高Cr、Ni钢最为典 型。供货状态多为固溶处理态。
2)铁素体钢含 Cr为l7％～30％的高cr钢属此。主要用作耐 热钢(抗氧化钢)，也用作耐蚀钢，如1Crl7、1Cr25Si2。铁素 体钢以退火状态供货。
我国目前所谓不锈钢是指习惯型含义。
不锈钢及耐热钢，其主要成分为铬Cr和镍Ni； 一般Cr≥1 2％才能在大气环境下不发生锈蚀，如欲耐酸腐蚀，含
Cr量不应低于l7％。 增加Ni或再提高Cr含量，耐腐蚀性或耐热性均可提高。 一般Ni≤35％，Cr≥12％。
3
(二)按用途分类 (1)不锈钢： (指习惯型含义)包括大气环境下及有浸
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(三)不锈钢的物理性能 1、与低碳钢相比，不锈钢的导电性能差；奥氏体不锈钢的线
胀系数比低碳钢大将近50％，而热导率仅为低碳钢的 l/3左右； 2、铁素体钢和马氏体钢的线胀系数与低碳钢相近，而热导率
仅为低碳钢的 l/2左右。 3、奥氏体不锈钢通常是非磁性的，当冷作加工硬化产生马氏
体相变时，将产生磁性，可用热处理方法来消除马氏体和磁 性。
(一)不锈钢的耐蚀性能（基于钝化作用） 钢在不同条件下可产生几种不同的腐蚀形式。
1．均匀腐蚀：马氏体钢不适于强腐蚀介质中使用。 2．点蚀:不锈钢常因氯离子Cl-的存在而使钝化层局部破坏以
至形成腐蚀坑，甚至可以穿孔的腐蚀现象。 称为点蚀或孔 蚀。
18-8型不锈钢在温度不超过l00℃的高浓度氯离子环境中，主 要腐蚀形式就是点蚀。
这种状态的不锈钢再放入化学介质中，将 会沿晶界发生腐蚀。形成晶间腐蚀现象。
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4．晶间腐蚀: 2晶）间有腐时蚀也倾会向见的到现未象经。敏化加热，未见Cr23C6析出，而呈现 3）超低碳不锈钢也会有晶间腐蚀倾向。 4）固溶处理可以改善耐晶间腐蚀性能。 5．应力腐蚀: 也称应力腐蚀开裂(Stress Corrosion Cracking，
一般不锈钢耐点蚀性均不理想，提高Cr、Ni、M0、Si、Cu 有利于改善耐点蚀性能，超低碳对抗点蚀也有利。
实用上，铁素体-奥氏体双相不锈钢具有优异的耐点蚀性 .
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3．缝隙腐蚀: 可以认为，缝隙腐蚀是和点腐蚀具有 共同性质的一种腐蚀现象。因此，能耐点腐蚀的钢 都有耐缝隙腐蚀的性能，同样可用点蚀指数来衡量 耐缝隙腐蚀倾向 .
简称SCC)。 1）不锈钢的应力腐蚀大部分是由氯引起的。高浓度苛性碱、
硫酸水溶液等也会引起应力腐蚀。 2）铁素体不锈钢比奥氏体不锈钢具有好的耐SCC的性能 . 3）双相不锈钢的SCC敏感性与两相的相比例有关，δ相为40
％~50％时具有最好的耐SCC 的性能。
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(二)耐热钢的高温性能 1．高温性能变化特征： Cr或Cr-Ni耐热钢因热处
蚀性化学介质中使用的钢，工作温度一般不超过 500℃范围，要求耐腐蚀，对强度要求不高。 (2)抗氧化钢：在高温下具有抗氧化性能的钢，它对 高温强度要求不高。工作温度可高达900～1100℃。 常用的钢有高Cr钢和Cr-Ni钢 。 (3)热强钢一在高温下既要有抗氧化能力，又要具有 一定的高温强度，工作温度可高达600～800℃。广 泛应用的是Cr-Ni钢 。 常将抗氧化钢和热强钢统称为耐热钢。 其实一些不锈钢也可作为热强钢使用。而一些热强 钢也可用作为不锈钢，可称为“耐热型”不锈钢。
理制度不同，在高温下可具有不同的性能。
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2．合金化问题 ： 钢的热强性，指在高温下长时工作时对断裂的抗力(持久强
度)，或在高温下长时工作时抗塑性变形的能力(蠕变抗力)。 为提高耐热钢的热强性，其措施主要是： (1)提高Ni量以稳定基体，利用Mo、W（钨）固溶强化，提
高原子间结合力； (2)形成稳定的第二相，主要是碳化物相； (3)减少晶界和强化晶界 .
3．高温脆化问题： (1)Cr13在550℃附近的回火脆性 (2)高铬铁素体钢的晶粒长大脆化 (3)奥氏体钢沿晶界析出碳化物所造成的脆化 (4)475 ℃脆性和σ相脆化
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关于475℃脆性
1、名词解释： 475℃脆性是指铁素体钢在w(Cr)≥15.5％，并在
温度400~500℃长期加热后，常常出现强度升高 而韧性下降的现象。 2、注意两点： （1）一般随铬含量的增加而脆化倾向严重。 （2）铁素体钢焊接接头在焊接热循环的作用下， 不可避免地经过该温度区间，特别当焊缝金属 和热影响区在此温度区停留时间较长时，均有 产生475℃脆性的可能。
(3)马氏体钢Cr13系列最为典型，常用做不锈钢。须根据要 求规定供货状态，或者是退火态，或者是淬火回火态。
(4)沉淀硬化钢均为经时效强化处理以形成析出硬化相的高 强钢，主要用做高强度不锈钢。
(5)铁素体一奥氏体双相钢具有极其优异的抗腐蚀性能 ，以 固溶处理态供货。
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二、不锈钢及耐热钢特性
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第一节不锈钢、耐热钢的类型和特性
一、不锈钢及耐热钢类型
(一)定义问题 (1)原义型—仅指在无污染的大气环境中能够不生锈的钢。 (2)习惯型—指原义型含义不锈钢与能耐酸腐蚀的耐酸不锈钢的
统称。
( 3 ) 广 义 型 — 泛 指 耐 蚀 钢 和 耐 热 钢 ， 统 称 为 不 锈 钢 ( Stainless Steels)。