不銹鋼材料與其他金屬材料的比較

從經(jīng)濟(jì)角度而言，不銹鋼材料可以與更高成本的基于鎳或鈦的工程金屬和合金競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)提供適用于各種應(yīng)用的一系列抗腐蝕性能。它們比大多數(shù)聚合物產(chǎn)品（GRP）具有更好的強(qiáng)度，在使用壽命結(jié)束時(shí)易于修復(fù)和可回收。

在考慮不銹鋼時(shí)，*重要的特征是：耐腐蝕（或抗氧化）、機(jī)械和物理特性、可用的成形制造和連接技術(shù)、環(huán)境和材料成本（包括總生命周期成本）、基本的方法是選擇盡可能低的成本，但所需的耐腐蝕性。其他考慮因素如強(qiáng)度和淬透性是次要的。

鉻（Cr）的含量將不銹鋼與其他鋼材分開(kāi)。鋼材上獨(dú)特的自修復(fù)“被動(dòng)”表層是由于鉻。市售等級(jí)的鉻含量至少約為11％。這些可以是鐵素體或馬氏體，取決于碳范圍控制。增加鉻可以增強(qiáng)抗腐蝕性和抗氧化性，因此17％Cr 430（1.4016）鐵素體預(yù)計(jì)會(huì)比’410S’（1.4000）型有所改善。類似地，15％Cr的馬氏體431（1.4057）與12％的Cr 420（1.4021 / 1.4028）類型相比，可以預(yù)期具有更好的耐腐蝕性。

超過(guò)20％的鉻含量為雙相和高合金奧氏體提供了改進(jìn)的“水性”耐腐蝕性，并且也形成了鐵素體和奧氏體耐熱等級(jí)的良好高溫抗氧化性的基礎(chǔ)，例如相當(dāng)稀有的鐵素體446（25％Cr ）或更廣泛使用的25％Cr，20％鎳（Ni）奧氏體310（1.4845）牌號(hào)。除了這個(gè)基本的“規(guī)則”，鎳（Ni）擴(kuò)大了不銹鋼可以“處理”的環(huán)境范圍。添加到431（1.4057）馬氏體型中的2％Ni提高了耐腐蝕性，但其主要目的是改善鋼的沖擊韌性。在形成雙鏈類型時(shí)添加約4.5％至6.5％的Ni。奧氏體的范圍從約7％到超過(guò)20％。然而，耐腐蝕性不僅與鎳水平有關(guān)。假設(shè)具有8％Ni的304（1.4301）因此具有更好的耐腐蝕性，即只有5％Ni的1.4462雙相不銹鋼是錯(cuò)誤的。
更具體的合金添加也是為了提高耐腐蝕性的目的。

這些包括鉬（Mo）和氮（N），用于抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。316型是主要的Mo軸承奧氏體。許多現(xiàn)有的雙相不銹鋼牌號(hào)都含有Mo和N兩種添加劑。銅也被用于提高某些“常見(jiàn)”的耐腐蝕性，但在硫酸的“中間”濃度范圍等危險(xiǎn)環(huán)境中。含銅的牌號(hào)包括奧氏體904L（1.4539）型和一些25％Cr“超級(jí)雙相”鋼，如1.4501和1.4507。

基本的機(jī)械強(qiáng)度隨著合金添加量的增加而增加，但各組不銹鋼的原子結(jié)構(gòu)差異具有更重要的影響。與其他合金鋼一樣，只有馬氏體不銹鋼才能通過(guò)熱處理硬化。沉淀硬化不銹鋼通過(guò)熱處理得到強(qiáng)化，但對(duì)馬氏體類型使用不同的機(jī)制。非常小的顆粒通過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚硇纬?，并作為鋼基體中的增強(qiáng)劑。鐵素體，奧氏體和雙相不能通過(guò)熱處理加強(qiáng)或硬化，但作為強(qiáng)化機(jī)制的冷加工程度有不同程度的反應(yīng)。

與奧氏體相比，鐵素體類型在環(huán)境溫度下具有有用的機(jī)械性能，但延展性有限。由于失去沖擊韌性并且在高于約600℃的高溫下喪失強(qiáng)度，它們不適用于低溫應(yīng)用，盡管已經(jīng)非常成功地用于汽車排氣系統(tǒng)等應(yīng)用。奧氏體類型具有其特有的面心立方體’fcc’原子排列，具有相當(dāng)不同的性質(zhì)。在機(jī)械方面，它們?cè)诘蜏叵赂哐诱剐院蜎_擊韌性。與其他類型不銹鋼的主要物理性能差異在于它們是“非磁性”的，即具有較低的相對(duì)磁導(dǎo)率，只要它們完全軟化即可。與其他不銹鋼類型相比，它們的導(dǎo)熱系數(shù)更低，熱膨脹率更高。具有奧氏體和鐵素體“混合”結(jié)構(gòu)的雙相型，具有這些類型的一些性能，但從根本上來(lái)說(shuō)，其機(jī)械性能比鐵素體或奧氏體型更強(qiáng)。

不銹鋼材料的成形，制造和連接技術(shù)，取決于它們的類型和熱處理?xiàng)l件，鍛造不銹鋼可成型和可加工。不銹鋼也可以鑄造或鍛造成形。

大多數(shù)可用的類型和等級(jí)可以通過(guò)使用適當(dāng)?shù)?span lang="EN-US">“熱”方法連接，包括焊接，釬焊和焊接。奧氏體適用于涉及扁平產(chǎn)品成形（壓制，拉伸，拉伸成形，紡絲等）的廣泛應(yīng)用。盡管鐵素體不銹鋼和雙相不銹鋼也適用于這些成形方法，但奧氏體不銹鋼的**延展性和加工硬化特性使其成為更好的選擇。

奧氏體類型的成形性通過(guò)鎳水平來(lái)控制。301（1.4310）等級(jí)的鎳含量低，約為7％，因此在冷加工時(shí)會(huì)變硬，使其可用于壓制“硬化”面板。

相反，約8.0％的鎳含量使得鋼材非常適合拉伸成型操作，例如在不銹鋼水槽的制造中。深拉拔需要9.0％左右的鎳含量。

馬氏體不易形成，但廣泛用于切割刀片的制造。大多數(shù)不銹鋼類型可以通過(guò)常規(guī)方法加工，只要允許其強(qiáng)度和加工硬化特性。涉及控制進(jìn)給和速度以削弱具有良好潤(rùn)滑和冷卻系統(tǒng)的加工硬化層的技術(shù)通常是足夠的。

在采用高產(chǎn)量體系的情況下，可能需要機(jī)械加工等級(jí)。在這方面，不銹鋼的處理方式與其他合金鋼相似，添加硫是303（1.4305）等級(jí)的傳統(tǒng)方法。受控清潔類型現(xiàn)在也可用于增強(qiáng)機(jī)械加工性能。

大多數(shù)不銹鋼都可以焊接或釬焊，只要在表面處理時(shí)加以注意并選擇助熔劑以避免在這些熱處理過(guò)程中自然表面氧化性質(zhì)成為問(wèn)題。然而，這種接頭的強(qiáng)度和耐腐蝕性與所接合的不銹鋼的全部潛力不匹配。為了優(yōu)化接頭強(qiáng)度和耐腐蝕性，大多數(shù)不銹鋼可以采用多種技術(shù)進(jìn)行焊接。鐵素體和雙相不銹鋼的可焊性很好，而奧氏體類型被分類為極好的焊接。低碳馬氏體可以小心焊接，但17％Cr，1％碳，440種（1.4125）等牌號(hào)不適合焊接。