不銹耐酸鋼
簡介
稱耐酸、鹼、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼為耐酸鋼。二者在合金化程度上有差異，因此習慣上將不銹耐酸鋼簡稱為不鏽鋼。據工業上主要用途，不銹耐酸鋼分為不鏽鋼和耐酸兩種。在空氣中能抵抗腐蝕的叫不鏽鋼；在各種侵蝕性強烈的介質中能抵抗腐蝕作用的鋼叫耐酸鋼。不鏽鋼並不一定耐酸，而耐酸鋼也並非一定耐銹。這類鋼主要含鉻、鎳等合金元素，有和還含有少量的鉬、釩、銅、錳、氮或其他元素。鉻含量有的高達25%左右（含鉻量在13%以下的鋼，只有在腐蝕不強烈的情況下才是耐蝕的），鎳含量高達20%左右。這類鋼主要用於製造化工設備、醫療器械、食品工業設備以及其他要求不銹的器件等。不鏽鋼的發明是冶金史上的一項重大成就。20世紀初，吉耶（L.B.Guillet）於1904～1906年和波特萬（A.M.Portevin）於1909～1911年在法國；吉森（W.Giesen）於1907～1909年在英國發現了鐵－鉻和鐵-鉻-鎳合金的耐腐蝕性能。蒙納爾茨（P.Monnartz）於1908～1911年在德國提出了不銹性和鈍化理論的許多觀點。工業用不鏽鋼的發明者：含Cr12～13%的馬氏體不鏽鋼是布里爾利（H.Brearley)1912～1913年在英國；含Cr14～16%，C0.07～0.15%的鐵素體不鏽鋼是丹齊曾 (C.Dantsizen)1911～1914年在美國；含C<1%，Cr15～40%，Ni<20%的奧氏體不鏽鋼是毛雷爾 (E.Maurer）和施特勞斯（B.Strauss)1912～1914年在德國。在此基礎上隨後又發展了著名的「18-8」不鏽鋼（C～0.1%，Cr～18%，Ni～8%）。在馬氏體、鐵素體和奧氏體三大類型不鏽鋼相繼出現後，30年代又發明了奧氏體－鐵素體雙相不鏽鋼。40年代至50年代，馬氏體和半奧氏體沉澱硬化不鏽鋼和節約鎳的Cr-Mn-Ni-N等不鏽鋼以及含碳量低於 0.03%的超低碳不鏽鋼也開始生產。60年代以後又出現了馬氏體時效不鏽鋼，TRIP(transformation inducedplasticity，見形變熱處理）不鏽鋼和碳，氮總量低於150ppm的高純鐵素體不鏽鋼。70年代末，世界不鏽鋼年產量超過1000萬噸，一些國家不鏽鋼產量約占其總鋼產量的1%左右。中國於1952年開始大量試製和生產不鏽鋼，至70年代已有45個定型牌號。
評價
不鏽鋼最重要的技術要求是耐蝕性，合適的力學性能，良好的冷、熱加工和焊接等工藝性能。鉻是不鏽鋼獲得耐蝕性的基本元素。當鋼中含鉻量達到12%左右時，鋼在氧化性介質中的耐蝕性發生突變性的上升。此時鋼的表面形成一層極薄而緻密的鉻的氧化膜，阻止金屬基體被繼續侵蝕（見金屬腐蝕）。除鉻外，不鏽鋼中還含其他元素，有些是作為主要成分加入的，有的則是殘留的雜質；其影響見下表以鉻為主要合金元素，含Cr12～30%，C≤0.25%；有些鋼種還含Mo、Ti等元素，如1Cr17,1Cr25，0Cr18Mo2Ti等。一般呈單相鐵素體或半鐵素體組織。由於此類鋼是單相組織，沒有相變，因而無法通過熱處理使之強化。此類鋼熱導率較大而熱脹係數較小，抗氧化性強，而且耐蝕性隨鋼中鉻量增加而提高，故多用於製造耐大氣、蒸汽、水及氧化性酸和有機酸腐蝕的零部件和耐熱部件。它們的耐氯化物應力腐蝕的性能優於一般Cr-Ni奧氏體鋼，但對晶間腐蝕比較敏感。當鋼中增加含硫量（S0.35%）時，還具有良好的易切削性能如果鋼中含鉻量≥15%，鐵素體不鏽鋼的韌性-脆性轉變溫度會升到室溫以上，而且在≥900℃加熱時會出現晶粒長大而導致出現脆性。在550～750℃和 475℃長期停留也會出現σ相脆性和 475℃脆性，但含碳、氮總量低於150ppm的高純高鉻鐵素體不鏽鋼如高純Cr18Mo2，高純Cr26Mo1等，基本上不產生室溫脆性。如果作為焊接部件使用，焊接過程要採取防止增加碳、氮的措施才能獲得滿意性能。[1]