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不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。不锈钢知识（系列 4）不锈钢的物理化学机械特性 不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示：① 热膨胀系数：因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀－温度曲线的斜率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。 ② 密度：物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是 kg/m3 或 1b/in3 。 ③ 弹性模量：当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为 1b/in3 或 N/m3 。 ④ 电阻率：在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用 Ω?m ， μΩ?cm 或（已废的） Ω/(circular mil.ft) 来表示。
⑤ 磁导率：无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。 ⑥熔化温度范围：确定合金开始凝固和凝固完了的温度。 ⑦比热： 单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGs制中二者比热的数值相同，因为热量的单位（Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的，因为能量的单位（J）是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b?0F)及J/（kg ?k）。铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍 20 ％以下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域（如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等）中，特别是镍 的资源比较缺乏的国家，广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践，在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。
锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的 含锰量从 0 到 10.4% 变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如 40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN 、ZGMn13 钢等），但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即 2 ％的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含 18 ％铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的 18-8 铬镍不锈钢。
1-5. 不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。
1-6. 钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。
1-7. 其他元素对不锈钢的性能和组织的影响
以上主要的九种元素对不锈钢的性能和组织的影响，除这些元素对不锈钢性能与组织影响较大的元素以外，不锈钢中还含有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素，如硅、硫、磷等．也有的是为了某些特定的目的而加入的，如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说，这些元素相对于已讨论的九种元素，都是非主要方面的，虽然如此，但也不能完全忽略，因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。
硅是形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。
⑧热导率：物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为 Btu/(h?ft?0F)或w/(m ?K)。 ⑨热扩散率：是确定物质内部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值，热扩散率单位以Btu/(h?ft?0F)或w/(m?k)表示。不锈钢的性能与组织 目前已知的化学元素有100多种，在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学元素约二十多种。都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注重它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。1)．各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用1-1.铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止，还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵挡腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明： ①铬使铁基固溶体的电极电位提高 ②铬吸收铁的电子使铁钝化钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。1-2. 碳在不锈钢中的两重性碳是工业用钢的主要元素之一，钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式，在不锈钢中碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面，一方面碳是稳定奥氏体的元素，并且作用的程度很大（约为镍的30倍），另一方面由于碳和铬的亲和力很大，与铬形成―系列复杂的碳化物。所以，从强度与耐腐烛性能两方面来看，碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。 熟悉了这一影响的规律，我们就可以从不同的使用要求出发，选择不同含碳量的不锈钢。 例如工业中应用最广泛的，也是最起码的不锈钢――0Crl3~4Cr13这五个钢号的标准含铬量规定为12~14％，就是把碳要与铬形成碳化铬的因素考虑进去以后才决定的，目的即在于使碳与铬结合成碳化铬以后，固溶体中的含铬量不致低于11.7％这一最低限度的含铬量。就这五个钢号来说由于含碳量不同，强度与耐腐蚀性能也是有区别的，0Cr13~2Crl3钢的耐腐蚀性较好但强度低于3Crl3和4Cr13钢，多用于制造结构零件，后两个钢号由于含碳较高而可获得高的强度多用于制造弹簧、刀具等要求高强度及耐磨的零件。又如为了克服18－8铬镍不锈钢的晶间腐蚀，可以将钢的含碳量降至0.03％以下，或者加入比铬和碳亲和力更大的元素（钛或铌），使之不形成碳化铬，再如当高硬度与耐磨性成为主要要求时，我们可以在增加钢的含碳量的同时适当地提高含铬量，做到既满意硬度与耐磨性的要求，又兼顾―定的耐腐蚀功能，工业上用作轴承、量具与刃具有不锈钢9Cr18和9Cr17MoVCo钢，含碳量虽高达0.85~0.95％，由于它们的含铬量也相应地提高了，所以仍保证了耐腐蚀的要求。总的来讲，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳量在0.1~0.4％之间，耐酸钢则以含碳0.1~0.2％的居多。含碳量大于0.4％的不锈钢仅占钢号总数的一小部分，这是因为在大多数使用条件下，不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外，较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求，如易于焊接及冷变形等。 1-3. 镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的 镍是优良的耐腐蚀材料，也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中是形成奥氏体的元素，但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织，含镍量要达到24％；而只有含镍27％时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬同时存在于不锈钢中时，含镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。硫和硒：在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0．2~0．4％的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般18－8铬镍 ...硫和硒：在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0．2~0．4％的硫，可提高不锈钢的切削性能，硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能，是因为它们降低不锈钢的韧性，例如一般18－8铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/厘米2。含0．31％硫的18－8钢（0．084％C、18．15％Cr、9．25％Ni）的冲击值为1．8公斤/平方厘米；含0。22％硒的18－8钢（0．094％C、18．4％Cr、9％Ni）的冲击值为3．24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能，所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。稀土元素：稀土元素应用于不锈钢，目前主要在于改善工艺性能方面。如向Crl7Ti钢和Cr17Mo2Ti钢中加少量的稀土元素，可以消除钢锭中因氢气引起的气泡和减少钢坯中的裂纹。奥氏体和奥氏体－铁素体不锈钢中加0．02~0．5％的稀土元素（铈镧合金），可显著改善锻造性能。曾有一种含19．5%铬、23％镍以及钼铜锰的奥氏体钢，由于热加工工艺性能在过去只能生产铸件，加稀土元素后则可轧制成各种型材。2)．按金相组织对不锈钢的分类及各类不锈钢的一般性能按化学成分（主要是含铬量）及用途，不锈钢分为不锈与耐酸两大类。工业上还按自高温（900-1100度）加热空气冷却后钢的基体组织的类型对不锈钢进行分类，这是基于我们上面所讨论的碳及合金元素对不锈钢组织影响的特点决定的。工业上应用的不锈钢按金相组织可分为三大类：铁素体不锈钢，马氏体不锈钢，奥氏体不锈钢。对于人们在与腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说，最常用的元素有十几种，除了组成钢的基本元素铁以外，对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是：碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、钛、锰、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外，都是化学元素周期表中位于过渡族的元素。实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的，当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时，它们的影响要比单独存在时复杂得多，因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用，而且要注意它们互相之间的影响，因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。 1) 各种元素对不锈钢的性能和组织的影响和作用 1-1. 铬在不锈钢中的决定作用.
不锈钢的物理性能
一、一般物理性能
和其他材料一样，物理性能主要包括以下3个方面：熔点、比热容、导热系数和线膨胀系数等热力学性能，电阻率、电导率和磁导率等电磁学性能，以及杨氏弹性模量、刚性系数等力学性能。这些性能一般都被认为是不锈钢材料的固有特性，但是也会受到诸如温度、加工程度和磁场强度等的影响。通常情况下不锈钢与纯铁相比导热系数低、电阻大，而线膨胀系数和导磁率等性能则依不锈钢本身的结晶结构而异。
表4—1~表4—5中列出马氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢和双相不锈钢主要牌号的物理性能。如密度、熔点、比热容、导热系数、线膨胀系数、电阻率、磁导率和纵向弹性系数等参数。
二、物理性能与温度的相关性
（1）比热容
随着温度的变化比热容会发生变化，但在温度变化的过程中金属组织中一旦发生相变或沉淀，那么比热容将发生显著的变化。
（2）导热系数
在600℃以下，各种不锈钢的导热系数基本在10~30W/（m?℃）范围内，随着温度的提高导热系数有增加趋势。在100℃时，不锈钢导热系数由大至小的顺序为1Cr17、00Cr12、2 Cr 25N、0 Cr 18Ni11Ti、0 Cr 18 Ni 9、0 Cr 17 Ni 12Mο2、2 Cr 25Ni20。500℃时导热系数由大至小的顺序为1 Cr 13、1 Cr 17、2 Cr 25N、0 Cr 17Ni12Mο2、0 Cr 18Ni9Ti和2 Cr 25Ni20。奥氏体型不锈钢的导热系数较其他不锈钢略低，与普通碳素钢相比，100℃时奥氏体型不锈钢的导热系数约为其1/4。
（3）线膨胀系数
在100-900℃ 范围内，各类不锈钢主要牌号的线膨胀系数基本在10ˉ6~130*10ˉ6℃ˉ1，且随着温度的升高呈增加的趋势。对于沉淀硬化型不锈钢，线膨胀系数的大小时效处理温度来决定。
（4）电阻率
在0~900℃，各类不锈钢主要牌号的比电阻的大小基本在70*10ˉ6~130*10ˉ6Ω?m，且随着温度的增加有增加的趋势。当作为发热材料时，应选用电阻率低的材料。
（5）磁导率
奥氏体型不锈钢的磁导率极小，因此也被称为非磁性材料。具有稳定奥氏体型组织的钢，如0 Cr 20 Ni 10、0 Cr 25 Ni 20等，即使对其进行大于80%的大变形量加工也不会带磁性。
不锈钢的物理性能（二）
碳、高氮、高锰奥氏体型不锈钢，如1Cr17Mn6NiSN、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高锰奥氏体型不锈钢等，在大压下量加工条件下会发生ε相相变，因此保持非磁性。在居里点以上的高温下，即使是强磁材料也会丧失磁性。但有些奥氏体型不锈钢如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9，因为其组织为亚稳定奥氏体组织，因而在进行大压下量冷加工或进行低温加工时会发生马氏体相变，本身将具有磁性且磁导率也会提高。
（6）弹性模量
室温下铁素体型不锈钢的纵向弹性模量为200kN/mm2，奥氏体型不锈钢的纵向弹性模量为193 kN/mm2，略低于碳素结构钢。随着温度的升高纵向弹性模量减小，泊松比增加，横向弹性模量（刚性）则显著下降。纵向弹性模量将对加工硬化和组织集合产生影响。
（7）密度
含铬量高的铁素体型不锈钢密度小，含镍量高和含锰量高的奥氏体型不锈钢的密度大，在高温下由于品格间距的加大密度变小。
三、低温下的物理性能
（1）导热系数
各类不锈钢在极低温度下的导热系数的大小略有差异，但总的来说是室温下导热系数的1/50左右。在低温下随着磁通（磁通密度）的增加导热系数增加。
（2）比热容
在极低温度下，各种不锈钢的比热容有一些差异。比热容受温度的影响很大，在4k时的比热容可减小至室温下比热容的1/100以下。
（3）热膨胀性
对于奥氏体型不锈钢，在80k以下收缩率（相对于273K）的大小略有差异。镍的含量对收缩率有一定的影响。
（4）电阻率
在极低温度下各牌号间电阻率大小的差异加大。合金元素对电阻率的大小有较大的影响。
（5）磁性
在低温下，奥氏体型不锈钢随材质的不同其质量磁化率对负荷磁场的影响有差异。不同的合金元素含量也有差异。
不同牌号的磁导率没有什么差异。
（6）弹性模量
在低温下，有磁性转变的奥氏体型不锈钢其泊松比相应地产生极值。
316不锈钢带的性质
拉强度(Mpa) 620 MIN
屈服强度(Mpa) 310 MIN
伸长率(%) 30 MIN
面积缩减(%) 40 MIN
316不锈钢的密度 8.03 g/cm3,奥氏体不锈钢一般都用这个值
316含铬量(%) 16--18 .
1.特性：因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可在苛酷的条件下使用；加工硬化性优（无磁性）；高温强度优秀；固溶状态无磁性；冷轧产品外观光泽度好，漂亮；相对304不锈钢，价格较高。
2.316不锈钢因添加Mo元素，使其耐蚀性、和高温强度有教大的提高，耐高温可达到1200-1300度，可在苛酷的条件下使用
3.用途：海水里用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备；照像、食品工业、沿海地区设施、绳索、CD杆、螺栓、螺母 410 1.特性：作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。 2.用途：刀刃、机械零件、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具（刀叉）。
316不锈钢中含钼且含碳量低，在海洋中和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢！（316L低碳、316N含氮高强度高、316不锈钢含硫量较高，易削不锈钢。
作为低碳的304钢，在一般情况下，耐腐蚀性与316L相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀，在未进行热处理情况下，也能保持良好的耐腐蚀性。
具有良好的耐蚀性，耐热性，低温强度和机械特性，冲压，弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象。用途：餐具，橱柜，锅炉，汽车配件，医疗器具，建材，食品工业（使用温度-196°C-700°C)。
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。
316不锈钢中含钼且含碳量低，在海洋中和化学工业环境中的抗点腐蚀能力大大地优于304不锈钢！（316L低碳、316N含氮高强度高、316不锈钢含硫量较高，易削不锈钢。
作为低碳的304钢，在一般情况下，耐腐蚀性与316L相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀，在未进行热处理情况下，也能保持良好的耐腐蚀性。
具有良好的耐蚀性，耐热性，低温强度和机械特性，冲压，弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象。用途：餐具，橱柜，锅炉，汽车配件，医疗器具，建材，食品工业（使用温度-196°C-700°C)。
主要特点是:耐高温,一般使用锅炉内,汽车排气管.其他性能一般。
奥氏体铬镍不锈钢具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性，因为较高百分比的铬和镍，310S拥有好得多蠕变强度，在高温下能持续作业，具有良好的耐高温性。
广泛用于汽车配件、航空、航天五金工具，化工。具体如下：工艺品，轴承，滑花，医疗仪器，电器等。特性：302不锈钢球属于奥氏体型钢，与304比较接近，但是302的硬度更高一些，HRC≤28，具有良好的防锈及防腐性。
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。
202属于铬-镍-锰 奥氏体不锈钢，性能优于201不锈钢。
201属于铬-镍-锰 奥氏体不锈钢，磁性比较低。
316L属于马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，抗腐蚀性较差。
316“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。
317抗点蚀性能优于316钢。用于印染设备材料。
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。
302不锈钢球属于奥氏体型钢，与304比较接近，但是302的硬度更高一些，HRC≤28，具有良好的防锈及防腐性。
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