不锈钢产品知识

不锈钢产品知识

1.钢铁历史

中国是世界上最早生产钢的国家之一，炼钢生产在中国已经有2500多年的历史。生铁，熟铁，钢的主要区别在含碳量上，含碳量超过2%叫生铁，低于0.05%叫熟铁，在0.05-2%叫钢。（有点象熬粥，碳含量的多少决定了钢铁的硬度，柔韧性等物理性能）。所谓百炼成钢就是把铁反复加热折叠锻打，是钢的组织致密，成分均匀，杂质减少，从而提高钢的质量。

现代钢铁工业始建于19世经初期，至今已有百年历史。但直到第二次世界大战前，钢铁产量仍很有限，生产国也不多，且分布十分集中。1937年总产量1.1亿吨，多分布在美国和西欧，两地合占世界总产量的3/4，再加上前苏联则达87.5％。

二战后50～70年代是世界钢铁产量迅猛发展时期，1950年只产1.89亿吨，1968.1972.1974年分别超过5亿吨、6亿吨、7亿吨，到1979年达到7.4亿吨。

中国2010年的粗钢产量为6.267亿吨，占全球总产量的44.3%。日本第二，年产量1.1亿吨；美国第三，年产量8000万吨。

看起来我们现在的钢铁产量非常大，但是我们的产品都是低端的低利润产品。而高附加值的产品却一直被国外工厂占据。

2.不锈钢历史

英国人在1916年发明不锈钢，至今不到100年。

不锈钢为什么不易生锈? 与其在基体内加入12.5%以上的铬(Cr)有关。在氧化性介质中，铬能使钢表面很快地生成一层致密的钝化膜，防止金属基体被破坏。当含铬量在12.5%以上时，形成一层致密的稳定的钝化膜，防锈性能发生跃进式的实变，耐锈蚀能力大大增强，这就是为什么不锈钢中的含铬量要有12%以上的原因。

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。防止氧原子继续渗入继续氧化,而获得抗锈蚀能力。一旦有某种原因，这种薄膜受到不断的破坏，空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断的锈蚀。通常我们叫蚀点，生锈就是从蚀点开始，不断深入，直到锈穿。所以不锈钢不是不能生锈，只是耐腐蚀。

不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质腐蚀的钢，又称不锈耐酸钢。不锈钢的耐蚀性取决于钢中所含的合金元素。

不锈钢基本合金元素还有镍(Ni)、钼(Mo)、钛(Ti)、铌(Nb)、铜(Cu)、氮(N)等，以满足各种用途对不锈钢组织和性能的要求。不锈钢容易被氯离子腐蚀，因为铬(Cr)、镍(Ni)、氯(Cl)是同位原素，同位原素会进行互换同化从而形成不锈钢的腐蚀。

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%，有些钢的含碳量甚至低于0.03%（如316L）。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，钢才有耐

蚀性。因此，不锈钢一般Cr（铬）含量至少为10.5%。不锈钢中还含有镍Ni、钛Ti、锰Mn、氮N、铌Nb、鉬Mo、硅Si、铜Cu等元素。

不锈钢按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体不锈钢（双相钢）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。目前市场上的主要产品是奥氏体钢和双相钢。

铁素体不锈钢，含铬量高（12-30%），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。

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。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。

奥氏体 - 铁素体（双相不锈钢）：兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。也是一种节镍不锈钢

我国不锈钢的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。从90年代开始，中国不锈钢开始了快速发展。2001年，中国不锈钢消费量205万吨，成为世界第一。2011年1250万吨。速度虽然很快，但是跟7亿吨的钢铁产量比，只占2%不到。

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而又坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜)。防止氧原子继续渗入继续氧化,而获得抗锈蚀能力。一旦有某种原因，这种薄膜受到不断的破坏，空气或液体中的氧原子就会不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断的锈蚀。通常我们叫蚀点，生锈就是从蚀点开始，不断深入，直到锈穿。所以不锈钢不是不能生锈，只是耐腐蚀。

不锈钢无磁性，这是错误概念，只有奥氏体不锈钢是弱磁的或者无磁的，马氏体或铁素体是有磁性的。由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样，奥氏体不锈钢中就会带有微弱的磁性。奥氏体不锈钢经过冷加工，组织结构也会向马氏体转化，冷加工变形度越大，马氏体转化越多，钢的磁性也越大。生产方矩形管因变形量比圆管大，特别是折角部分，变形更激烈磁性更明显。要想消除上述原因造成的磁性，可通过高温固溶处理来恢复稳定奥氏体组织，从而消去磁性。

3.不锈钢管

不锈钢钢管是一种中空的长条形钢材，主要广泛用于石油、化工、医疗、

食品、轻工、机械仪表等工业输送管道以及机械结构部件等。另外，在折弯、抗扭强度相同时，重量较轻，所以也广泛用于制造机械零件和工程结构。也常用作生产各种常规武器、枪管、炮弹等。英文中描述管有pipe, tube, piping, tubing四个单词，表述不同含义，具体见其他文件。

不锈钢管按生产方式分为无缝管和焊管两大类，无缝钢管又可分为热轧管，冷轧管、冷拔管和挤压管；焊管分为直缝焊管和螺旋焊管等。

热轧管的特点是产量特别巨大，目前很多大厂如宝钢都是提供的热轧管，生产中按照设定的规格有计划生产，销售以代理商现货为主，订货有数量要求。缺点是规格单一不灵活，尺寸公差差。

冷轧管的特点是产品生产变形量大，尺寸公差好，表面质量好。目前国外主要采用冷轧工艺生产，国内江苏的一些企业也是以冷轧为主。缺点是规格不灵活，制造成本高，设备投入大。小管产量低，以6x1管为例，1台15的轧机，1个班次8小时只能轧制15KG产品。

冷拔管的特点是生产效率较高；生产中变更产品规格比较方便，灵活性大；工具的设备和制作以及设备的结构维护比较简单。冷拔的主要缺点是：道次变形量小，因此加工道次多，生产周期长；金属消耗大。管内外表面光洁度差。

针对这些生产特点，我公司目前主要生产工艺是冷拔+冷轧。最通用的做法是圆钢-穿孔-冷轧开坯-冷拔到成品（或成品冷轧）。

首先钢管的原材料是圆钢。包括热轧圆钢，锻圆等。

第二道工艺是穿孔。将圆钢加热到一定温度，顶头从圆钢中旋转穿出，达到要求尺寸。穿孔后的管子，叫母管（mother tube）或荒管.

第三道工艺是不锈钢冷变形工艺，这是不锈钢管制造的核心。是由若干个循环组成。

冷变形-退火（固溶处理）-酸洗-修磨（如需要）-上灰（润滑剂）

冷变形工艺有：冷轧，冷拔；冷轧是管子是旋转运动，冷拔是管子直线运动；所以冷轧管壁厚很均匀，冷拔管容易偏心；冷轧管内外都受力，表面质量好，晶粒度密实，冷拔管根据需要内部或外部受力，晶粒度不够密实，表面质量差。

退火：将金属缓慢加热到一定温度，保持足够时间，然后以适宜速度冷却(通常是缓慢冷却，有时是控制冷却)的一种金属热处理工艺。目的是使经过铸造、锻轧、焊接或切削加工的材料或工件软化，改善塑性和韧性，使化学成分均匀化，去除残余应力，或得到预期的物理性能。退火工艺随目的不同而有多种，如重结晶退火、等温退火、均匀化退火、球化退火、去除应力退火、再结晶退火，以及稳定化退火、磁场退火等等。

不锈钢管经过冷加工变形后，材料内部晶粒度发生变化，不适合进一步加工（学名叫硬化）。为了提高奥氏体不锈钢的其它机械性能，如延展性、韧性是必须进行热处理的，通常叫作水韧处理，科学的叫法是固溶处理加时效处理，固溶处理是将奥氏体不锈钢加热到1050摄氏度以上，淬入水中（这就是为什么叫水韧处理的原因），以获得良好的延展性，以利于冷作加工，如拉伸。时效处理就是将经过固溶处理后的奥氏体钢加热到450~550摄氏度，保温一段时间，以提高其韧性和弹性。一般固溶处理和时效处理是联合使用的。在不锈钢管实际生产中，一般钢管只需要做固溶处理就可以了。特殊要求或者锻件，由于机械性能高，通常是固溶处理+时效处理。有些工厂的管子不够

好是因为退火温度不够，保温时间不够，极冷速度不够，例如光亮退火，就容易出现这些问题，管子表面很好，但是内部性能差，后续加工会出现很多问题，如断裂。

酸洗：固溶处理后钢管表面出现一层氧化皮（管子是黑的），为了提高不锈钢的外观和耐蚀性，加工后的不锈钢必须进行酸洗钝化处理，去除焊接、高温加工处理后产生的氧化皮，使之银亮有光，并使处理后的表面形成一层以铬为主要物质的氧化膜，不会再产生二次氧蚀，达到钝化目的（金属或合金受一些因素影响，化学稳定性明显增强的现象，称为钝化），从而提高不锈钢制品的表面防腐质量，延长设备使用寿命。酸洗钝化液是弱酸，正确的使用方法是合适的温度，正确的时间，水流冲洗，目的是保证清洗干净。显示生产中，有的厂家图快或降低成本，洗的不干净，造成产品质量差。

修磨：酸洗后的不锈钢管需要进行检验，有些表面质量问题，需要通过修磨来处理，防止把上道工序的缺陷带到下道工序中。

上灰：再次开始冷拔前，需要上灰，上灰其实是涂抹润滑剂的通俗叫法。

上灰要均匀，有的厂上灰就是水泊一下，我们厂的上灰就是用刷子刷，保证管子被全部涂上润滑剂。润滑剂通常由多种油脂配比制成。

每一“道”不锈钢管的生产包含了以上5个工艺，周而复始，经过1道道的加工，最终达到目标尺寸。

钢管外径由小变大叫“扩”，由大变小叫“拔”。

不锈钢的描述包括：外径+壁厚（内径）+长度+材料牌号+生产标准

材料牌号是不锈钢管的血缘，指其化学成分，决定了其使用功能。

外径+壁厚（内径）+长度是其表面尺寸，决定钢管使用范围。

生产标准是产品细节，包括了尺寸公差，机械性能等内容，决定钢管用途。

不锈钢生产通常是订单生产，在跟用户洽谈时需要明确以上5个内容，否则工厂无法安排。生产完成后用户检验通常也是按照这5项来判断管子是否合格。

于不同的品种则会因为种类、贵金属含量、厂家工艺水平出现价格上的差异。在往年，不锈钢价格随着其中贵金属如镍的价格和含量波动而波动。

不锈钢的一些应用

抗菌不锈钢

经权威单位检测，抗菌不锈钢对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均在99%以上，对其它细菌如白念珠菌、枯黑菌等也有显著的杀灭作用，显示了优良的广谱抗菌性和抗菌持久性。国家药品和生物制品检验所的检测表明，抗菌不锈钢在毒性和人体安全性方面完全符合国家技术标准。在赋予不锈钢抗菌特性的同时，材料的力学、耐蚀、冷热加工、焊接等性能与原有不锈钢相当。

抗菌不锈钢的研制成功，为抗菌制品发展提供了广阔空间。抗菌不锈钢产品的发展潜力巨大，市场前景极为广阔。当今社会已有国内多家厂商对抗菌不锈钢表示了浓厚兴趣，课题组正积极寻求支持进行中试，争取早日使该项成果转化为商品。

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。