材料学知识

不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为：铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。

铁素体不锈钢

含铬15%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢，属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。

奥氏体不锈钢

含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。0Cr19Ni9钢的Wc<0.08%，钢号中标记为“0”。这类钢中含有大量的Ni和Cr，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。

兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织

奥氏体- 铁素体双相不锈钢

各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%~28%，Ni含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。

沉淀硬化不锈钢

基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。

马氏体不锈钢

强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的。锻造、冲压后需退火。

不锈钢的耐蚀性随含碳量的增加而降低，因此，大多数不锈钢的含碳量均较低，最大不超过1.2%，有些钢的ωc（含碳量）甚至低于0.03%（如00Cr12）。不锈钢中的主要合金元素是Cr（铬），只有当Cr含量达到一定值时，钢材有耐蚀性。因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为10.5%。不锈钢中还含有Ni、Ti、Mn、N、Nb、Mo、Si、Cu等元素。

沉淀硬化型不锈钢

具有很好的成形性能和良好的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中应用。

按成分可分为Cr系（400系列）、Cr－Ni系（300系列）、Cr－Mn－Ni（200系列）、耐热铬合金钢（500系列）及析出硬化系（600系列）。

200系列：铬-锰-镍华业不锈钢

201,202等：以锰代镍，耐腐蚀性比较差，国内广泛用作300系列的廉价替代品

300系列：铬-镍奥氏体不锈钢

301：延展性好，用于成型产品。也可通过机械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲劳强度优于304不锈钢。

302：耐腐蚀性同304，由于含碳相对要高因而强度更好。

303：通过添加少量的硫、磷使其较304更易切削加工。

304：通用型号；即18/8不锈钢。产品如：耐蚀容器、餐具、家俱、栏杆、医疗器材。标准成分是18 % 铬加8 % 镍。为无磁性、无法借由热处理方法来改变其金相组织结构的不锈钢。GB牌号为0Cr18Ni9。

304 L：与304 相同特性，但低碳故更耐蚀、易热处理，但机械性较差适用焊接及不易热处理之产品。

304 N：与304 相同特性，是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提高钢的强度。

309：较之304有更好的耐温性，耐温高达980℃。

309 S：具多量铬、镍，故耐热、抗氧化性佳，产品如：热交换器、锅炉零组件、喷射引擎。

310：高温耐氧化性能优秀，最高使用温度1200℃。

316：继304之后，第二个得到最广泛应用的钢种，主要用于食品工业、钟表饰品、制药行业和外科手术器材，添加钼元素使其获得一种抗腐蚀的特殊结构。由于较之304其具有更好的抗氯化物腐蚀能力因而也作“船用钢”来使用。SS316则通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常也符合这个应用级别。

316 L：低碳故更耐蚀、易热处理，产品如：化学加工设备、核能发电机、冷冻剂储糟。

321：除了因为添加了钛元素降低了材料焊缝锈蚀的风险之外，其他性能类似304。

347：添加安定化元素铌，适于焊接航空器具零件及化学设备。

400系列：铁素体和马氏体不锈钢，无锰，一定程度上可替代304不锈钢

408：耐热性好，弱抗腐蚀性，11%的Cr，8%的Ni。

409：最廉价的型号（英美），通常用作汽车排气管，属铁素体不锈钢（铬钢）。

410：马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。

416：添加了硫改善了材料的加工性能。

420：“刃具级”马氏体钢，类似布氏高铬钢这种最早的不锈钢。也用于外科手术刀具，可以做的非常光亮。

430：铁素体不锈钢，装饰用，例如用于汽车饰品。良好的成型性，但耐温性和抗腐蚀性要差。

440：高强度刃具钢，含碳稍高，经过适当的热处理后可以获得较高屈服强度，硬度可以达到58HRC，属于最硬的不锈钢之列。最常见的应用例子就是“剃须刀片”。常用型号有三种：440A、440B、440C，另外还有440F（易加工型）。

500系列：耐热铬合金钢。

600系列：马氏体沉淀硬化不锈钢。

国际不锈钢标示方法

美国钢铁学会是用三位数字来标示各种标准级的可锻不锈钢的。其中：

①奥氏体型不锈钢用200和300系列的数字标示，例如，某些较普通的奥氏体不锈钢是以201、304、316以及310为标记。

②铁素体和马氏体型不锈钢用400系列的数字表示。

③铁素体不锈钢是以430和446为标记，马氏体不锈钢是以410、420以及440C为标记。

④双相（奥氏体－铁素体），不锈钢、沉淀硬化不锈钢以及含铁量低于50%的高合金通常是采用专利名称或商标命名。

4）．标准的分类和分级

4-1分级分类：

①国家标准GB ②行业标准YB ③地方标准④企业标准Q/CB

4-2 分类：

①产品标准②包装标准③方法标准④基础标准

4-3 标准水平（分三级）：

Y级：国际先进水平I级：国际一般水平H级：国内先进水平

4-4国标

GB1220-84 不锈棒材（I级）GB4241-84 不锈焊接盘园（H级）

GB4356-84 不锈焊接盘园（I级）GB1270-80 不锈管材（I级）

GB12771-91 不锈焊管（Y级）GB3280-84 不锈冷板（I级）

GB4237-84 不锈热板（I级）GB4239-91 不锈冷带（I级）

1.常用的金属和合金材料的防腐性能和用途大致如下：

①Cr18Ni9Ti不锈钢（或称镍铬不锈钢），能耐大气、水、强氧化性酸、有机酸、30%以下的碱液及氯氧化物，不耐非氧化性酸（硫酸、盐酸），大量用于仪表作一般防腐材料。

②Cr18Ni12Mo2Ti不锈钢（或称钼2钛不锈钢），耐硫酸和氯化物的腐蚀，它比Cr18Ni9Ti 不锈钢好，但不耐盐酸，可作镍的代用品，可耐高浓度碱及氯氧化物的腐蚀，可作为调节阀的阀座、阀芯，涡轮流量变送器、差压及压力变送器的测量机构和膜片材料；

③Ni70Cu30合金（或称蒙乃尔合金），因含镍量高，除了有良好的耐碱性外，耐非氧化性酸，特别对氯氟酸具有良好的耐腐性，但不耐强氧化性酸和溶液，可作为调节阀、变送器的测量机构、膜片等耐腐材料；

④镍铬铁钼合金（哈氏合金），哈氏B含有钼26%—30%R，哈氏C含有铬14%—16%，能耐盐酸、硫酸、硝酸以及其他各种酸类，也耐碱和氢氧化物的腐蚀，可作为调节阀和仪表测量机构及膜片材料；

⑤Ni76Cr16Fe7合金（因考耐尔合金），因含镍量高，主要用于高温耐碱和硫化物的材料，可用作调节阀的防腐材料；

⑥钛（titanium）及钛合金，能耐氯化物和次氯酸、温氯、氧化性酸、有机酸和碱等的腐蚀，但因价格较贵，一般作为仪表防腐镀层和薄层衬里；

⑦钽（tantalum (Ta)），其耐腐性能和下班相似，除了氢氟酸、氟、发烟硫酸、碱外，几乎能

作仪表防腐膜片。

2. 普通不锈钢的耐腐性如何？

不锈钢是含铬11%以上，同时含镍的钢种通称，它在常温氧化环境中（如大气、水、强氧化性酸等）容易纯化，使表面产生一层以氧化铬（Cr2O3）为主，保护性很强的薄膜，其腐蚀率极低，因此得“不锈钢”之名。但当温度增高或环境氧化能力减少时，将由钝态变为活态，腐蚀显著增大。各类不锈钢对有机酸、有机化合物、碱、中性溶液和多种气体都有良好的耐腐性。

在非氧化性酸中（硫酸、盐酸等）腐蚀严重。常为局部腐蚀，当处于纯态和活态边缘，在含有卤素离子的盐溶液中会产生蚀孔。

3.仪表防腐蚀常用的非金属材料有哪几种？它们的耐腐蚀性能如何？

①塑料类：有酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树指、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、玻璃、氯化聚醚、聚苯硫醚、ABS塑料、聚三氟氯乙烯和聚四氟乙烯等。可作仪表和调节阀壳体材料，其中以三氟氯乙烯和聚四氟乙烯在仪表防腐上应用最广，适用于200℃以下，耐酸、碱、硫化物的腐蚀，由于价贵，一般作为涂层和衬里。

②橡胶类：分天然橡胶和合成橡胶两种，其中合成橡胶品种很多，耐腐与耐温性能以氟橡胶为最优，因价贵，常用作密封垫圈，其余橡胶都作为变送器及调节阀的内衬。

③玻璃和陶瓷类：都是以二氧化硅为主的熔化或煅烧制品，具有很好的耐腐性。品种很多，用于强腐蚀环境的品种有高铝玻璃、硼玻璃（后者耐酸性和耐热性更好），耐酸陶瓷除了氢氟酸和含氟的一些其他物质及浓热碱液外，几乎能耐所有腐蚀介质，包括浓热硝酸、盐酸、王水、盐溶液、有机溶液等。

其主要缺点是：强度低、热导率低、热膨胀系数较大、易碎裂，适用于300℃以下作调节阀、测量变送器衬里，或喷涂于仪表内壁作防腐层，如分析仪器的采样器，也可作在0.6Mpa 以下低压情况下的测温保护套管（管壁不超过3mm）。

4.聚四氟乙烯塑料的耐蚀性能

四氟乙烯塑料英文简写PTFE，有时也叫Teflon（美国杜邦公司的商标）。它是塑料中化学性奶最稳定的一种材料，能耐沸腾的盐酸、硫酸（浓度98%及发烟硫酸稍差）、硝酸、王水、浓碱和各种有机溶剂，所以有塑料王之称。适用温度-200 ~260℃,分解温度415℃。

温度在200℃以下,可在普通金属外面采用涂三氟氯乙烯或聚四氟乙烯，涂层不宜太厚，以免影响传热。

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一、改性聚四氟乙烯ETFE（F-40）

ETFE（F40）是由1:1的四氟乙烯和乙烯共聚而成。ETFE（F-40）氟塑料来源于美国杜邦公司和日本旭硝子公司，主要应用于防腐蚀衬里。该材料具有聚四氟乙烯的耐腐蚀特性，同时又有对金属特有的较强粘着特性，克服了聚四氟乙烯对金属的不粘合性缺陷，加之其平均线膨胀系数接近碳钢的线膨胀系数，使ETFE（F-40）成为和金属的理想复合材料，具有极优良的耐负压特性。由于该材料的化学惰性，用该材料制造的设备、管道、容器应用于电子级高纯水、高纯化学品的生产、包装、运输、贮存可以可靠保证产品的高纯度。

二、改性聚丙烯PO

PO（又称聚烯烃树脂）是以乙烯、丙烯、丁烯等烯烃为主的均聚物和共聚物，也包括部分改性、共混、增强、复合物，是目前最理想的防腐蚀材料之一。经过科学配方，采用热融、旋转一次成型工艺衬塑加工或制作全塑设备。具有防腐蚀、防静电、无毒、耐负压，能在真空部位长期使用的特点。同时内衬防腐层局部损坏可以修复，能耐各种酸碱、盐及某些有机溶剂。也是制造高纯水、高纯化学品设备的理想材料。

三、聚乙烯PE

是乙烯的高分子聚合物，也是目前最理想的防腐蚀材料之一。经过改性，可采用热融、旋转一次成型工艺衬塑加工或制作全塑设备。具有优良的耐腐蚀性能，对非氧化酸（如盐酸、稀硫酸、氢氟酸）、稀硝酸、碱和盐溶液都有良好的耐腐蚀性，但不耐浓硝酸、浓硫酸和其他强氧化剂的腐蚀。同时它具有优良的低温韧性，较为适合用于寒冷地区室外防腐设备、防腐管道衬里及全塑设备的制造。