不锈钢专业知识培训

一．不锈钢的定义和分类1.1定义：不锈钢是指在大气、酸、碱和盐等溶液，或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。

一般来讲，耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将其中耐酸、碱和盐等侵蚀性强的介质腐蚀的钢称为耐食钢，或耐酸钢。

不锈钢具有良好的耐腐蚀性能是由于在铁碳合金中加入了铬所致，我国一般将不锈钢的铬含量定为不小于12%。

不锈钢的耐腐蚀性能，一般认为是由于在腐蚀介质的作用下其表面形成“钝化膜”的结果，而耐腐蚀的能力则取决于“钝化膜”的稳定性。

这除了与不锈钢的化学成份有关，还与耐腐蚀的种类、浓度、温度、压力、流动速度以及其它因素有关。

1.2分类：不锈钢的种类很多，按照我国国家标准GB/T13304-1991《钢类分》以及国际上通用的分类方法是按钢的金相组织划分，分为五类：即奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢，马氏体型不锈钢、奥氏体/铁素体双向不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

1.3金属的晶体结构1.3.1晶体。

物质是由原子组成的。

根据原子在物体内部的排列方式，可以把固态物质分为晶体和非晶体。

晶体是指其原子（离子）在空间作有规则排列的物质。

非晶体则相反，其原子是杂乱无章地堆砌在一起，自然界中除少数物质（如普通玻璃、松香、沥青、石蜡等）外，包括所有金属在内的绝大多数物质在固态下都是晶体，由于原子排列的本质区别，晶体与非晶体显示出不同的特性，晶体是具有固定的熔点和各向异性，非晶体则相反，没有固定的熔点并呈各向同性（即在不同方向上具有不同的性能）。

例如：铜的溶点为10840C,单晶体铜在不同方向上的抗拉强度可以在14~13kg/mm2范围内变化。

1.3.2晶格。

晶体中的原子在空间是仍有规则的排列，为了方便描述原子的排列方式，人为地将每个原子看成一个几何质点，并用假想的线把各点连接起来，使之构成一个空间格架，各原子均位于空间格架的各结点上，这种表示原子在晶体中排列方式的空间格架，叫做结晶格子，简称晶格。

由于晶体中原子排列具有周期重复性，因此可以从晶格中选取一个具有代表性的最小几何单元来说明晶体中原子的排列规律和特点，这个最小的几何单元称为晶胞，因此，晶体即是同种晶胞在空间重复排列而成的，可以说晶胞就是构成晶格的细胞。

1.3.3三种常见的金属晶体结构①体心立方晶格晶胞是一个立方体，在立方体的八个角和中心各有一个原子的晶格称为体心立方晶格，具有体心立方晶格的金属有α—Fe(即铁素体) W（钨）、M0（钼）、V（钒）、Cr（铬）等。

纯铁在910摄氏度以下时，其原子呈体心立方晶格排列。

这种具有体心立方晶格的铁称为α-铁②面立方晶格晶胞是一个立方体，在立方体的八个角和六个面的中心各有一个原子的晶格，称为面心立方晶格，与体心立方晶体一样，面心立方晶体只用一个晶格常数a表示，具有面心立方晶格的金属有α—Fe（奥氏体）Ni（镍）、Cu（铜）、Ag（银）、Au（金）和Pb（铅）等。

③密排六方晶格。

晶胞是一个六方柱体，在柱体的12个角和上下底面的中心各有一个原子，在柱体中间还有三个原子的晶体，称为密排六方晶格，密排六方晶格的晶格常数有两个，正六边形底面的边长a和上下底面的距离（晶胞高度） C 具有密排六方晶格的金属有：Zn（锌）、 Mg（镁）、Be（钡）、Ti(钛)、等。

1.3.4 相相是指合金（或纯金属）中具有同一成份、结构、性能，并以界面互相分开的均匀的组成部分。

1.4 铁素体不锈钢铁素体不锈钢系指铬含量在11~30%，具有体心立方晶体结构，在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢，铁素体不锈钢可根据钢中铬量的不同大致分为Cr11~15%，Cr16~20%，Cr21~30%三类。

铁素体不锈钢的主要特点：耐氯化物腐蚀，局部腐蚀性能优良，强度高，冷加工硬化倾向较低，导热系数为奥氏体不锈钢的130~150%，线膨胀系数仅为Cr—Ni奥氏体不锈钢的60~70%，铁素体不锈钢的常用钢号有OCr13、OCr17Ti、1Cr17、1Cr17Ti、1Cr25Ti、1Cr28等。

1.5奥氏体不锈钢奥氏体不锈钢是具有面心立方晶体结构，在使用状态下以奥氏体组织为主的不锈钢，是不锈钢中最重要的钢类，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的70%，钢号也最多，当今我日常用奥氏体不锈钢的牌号就有40多个。

奥氏体不锈钢可分为铬镍不锈钢和铬锰不锈钢两大系列，前者以镍为主要奥氏体化元素，是奥氏体不锈钢的主体，后者的奥氏体化元素除锰以外还有氮，并常常含有适量的镍。

铬镍奥氏体不锈钢在多种腐蚀介质中具有优秀的耐蚀性，并且综合力学性能良好，同时工艺性能和可焊性等优良，因而在多种化工加工及轻工等领域获得了最广泛的应用。

奥氏体不锈钢的非铁磁性和良好的低温韧性也进一步扩大了其应用范围，但是铬镍奥氏体不锈钢强度、硬度偏低，不全用于承爱较重负荷及对硬度和耐腐蚀性有重要的设备或部件。

常用奥氏体不锈钢的号有1CrNi17、1Cr18Ni9(TP304H)、OCr18Ni9(TP304)、OOCr18Ni10(TP304L)、1Cr18Ni9Ti(TP321H)、1Cr18Ni11Nb(TP347H)、OOCr17Ni14M02(TP316L)、OOCr19Ni13M03(TP317L)、1Cr25Ni201.6 马氏体不锈钢马氏体不锈钢是一类可以通过热处理（淬火+回火）对其性能进行调整的不锈钢，通俗地讲，是一类可硬化的不锈钢。

马氏体不锈钢的组织结构为体心立方结构，马氏体不锈钢的化学成分的特征：在0.1%~1%C、12~27%Cr的不同成份组合的基础上添加M0、W、V和Nb等元素。

马氏体不锈钢必须具备两个基本条件：其一，在平衡相图中必须有奥氏体相区存在。

其二，要使合金形成耐腐蚀的钝化膜，铬含量必须在10.5%以上。

根据钢中含量元素的差别，可将马氏体不锈钢分为马氏体铬不锈钢和马氏体铬镍不锈钢两大类型。

常用马氏体不锈钢的钢号有：2Cr13、3Cr13、4Cr13、aCr18、1Cr17Ni2、OCr12Ni5Ti 等。

1.7 奥氏体/铁素体双相不锈钢所谓双相不锈钢是在它的固溶组织中铁素相与奥氏体相约各占一半，一般较少相的含量最少也需要达到30%。

双相不锈钢的性能特点：①有良好的耐氯化物应力腐蚀性能。

②有良好的耐腐蚀性能。

③有良好的耐腐蚀疲劳和磨损腐蚀性能。

④综合力学性能好，有较高的强度和疲劳强度，屈服强度是18-8型奥氏体不锈钢的两倍。

⑤可焊性良好，热裂倾向小，一般焊前不需预热，焊后不需热处理。

⑥冷加工比18-8型奥氏体不锈钢加工硬化效应大。

⑦与奥氏体不锈钢相比，导热系数大，线膨胀系数小。

⑧仍有高铬铁素体不锈钢的各种脆性倾向，不宜在高于3000C的工作条件下使用。

常用双相不锈钢钢号：OOCr23Ni4N、OOCr18Ni5M O3Si2、OOCr22Ni5M O3N、OOCr25Ni7M O3N、OOCr25Ni7M O4N 等。

1.8 沉淀硬化不锈钢（PH）沉淀硬化型不锈钢是能通过热处理手段使钢中的碳化物沉淀析出，从而达到提高强度目的的钢。

主要是铁——铬——镍合金，其中还加有其他元素，它是在马氏体、奥氏体、双相不锈钢组织上经过热处理沉淀出细小的、弥散的硬化相，当这些细小硬化相出现时，会使晶格扭曲，使合金硬化或强化。

这种合金常用于对强度和耐腐蚀性要求很高的情况下，有许多这类的钢种可以在软化或退火状态下进行成型加工，随后进行硬化或“时效”处理。

常有沉淀硬化不锈钢号有：OCr17Ni4Cu4Nb(17-4PH)、OCr17NIi7Al(17-7PH)、OCr15Ni7Mo2Ae(15-7PH)二．钢号的表示方法2.1 GB标准钢铁产品牌号表示方法基本原则按照国家标准《钢铁产品牌号表示方法》（GB221-79）中规定，我国钢铁产品牌号采用汉语拼音字母、化学符号和阿拉伯数字相结合的表示方法2.2日本 JIS 标准常用钢铁牌号表示方法不锈耐热钢—铁、钢 H —非铁金属 40~49—合金钢材 顺序号 参考美国AISI 标准 2—Cr —Ni —Mn 系 组号 US —不锈钢 3—Cr —Ni 系 钢符号 UH —耐热钢 4—Cr 系 6—沉淀硬化系 SUS —B 不锈钢棒材SUS —C 涂装不锈钢落板(单面) 日本JIS 不锈钢材标准的牌号 SUS —CA 冷轧成形不锈钢等边角钢 表示方法为SUS+数字编号 SUS —CB 冷铸加工不锈钢棒材 SUS —CD 涂装不锈钢落板(双面) SUS —CP 冷轧不锈钢板 SUS —CS 冷轧不锈钢册 SUS —CSP 冷轧不锈弹簧钢册 SUS —TB 锅炉热交换器用不锈钢管 SUS —TBS 卫生管道用不锈钢管 SUS —TF 加热炉用不锈钢管 SUS —TK 机械结构用不锈钢管 SUS —TP 配管用不锈钢管SUS—TPD 一般配管用不锈钢管SUS—TPY 大口径电弧焊不锈钢配管日本独特的牌号，采用相类似的AISI牌号在其后加J1、J2来表示。

举例：SUS201，SUS304，SUS304J1。

按照钢材的开头，用途和制造方法，当需要用代号表示时，在牌号后面加上相应的代号，如下：B—棒材，CS—冷轧钢带，TB—锅炉及热交换器用钢管，TPY—配管用电焊大口径钢管，TP—配管用钢管，TPD—一般配管用钢管。

2.3 美国材料标准美国比较常用的材料标准有ASTM(美国材料与试验协会标准)、SAE(美国机动车工程师协会标准)和AISI(美国钢铁学会标准)SAE/AISI 标准钢号表示方法在ASTM、SAE、AISI标准中，碳素钢和合金钢牌号的表示方法基本相同。

大都采用四位阿拉伯数字表示，间或在中间或末尾加入字母。

例如：1005，94B15，3140等。

四位数字中的前两位数字表示钢种类型极其主要合金元素含量。

后两位数字表示钢的平均含碳量为万分之几的数值。

① .第一位数（或第一、二位数）表示如下类别号：1—碳素钢，2—镍钢，3—镍铬钢，4—钼钢，5—铬钢，61—铬钒钢，8—低镍铬钢，92—硅锰钢，93、94、97、98—铬镍钼钢。

②.第二位数（类别号为二位数者无此项）表示如下钢种或合金元素含量：1）碳素钢：0—一般碳素钢,1—易切削钢，3—锰结构钢。

2）钼钢：1—铬钼钢，3和7—镍铬钼钢，6和8—镍钼钢，0、4、5—含Mo量不同的钼钢。

3）镍和镍铬钢：用百分数表示平均含镍量。

4）铬钢：0—铬含量较低，1—铬含量较高。

5）低镍铬钢：6、7、8、1表示镍和铬含量一定，钼含量不同。

6表示钼含量0.15～0.25，7表示钼含量0.2～0.3，8表示钼含量0.3～0.4，1表示钼含量0.08～0.15。

③.第三、四位数表示含碳量平均值，以万分之几表示。

有些钢号中间插入B或L：B—含硼钢，L—含铅钢。

末尾加“H”时，表示对淬透性有一定要求的钢种。