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不锈钢基础知识 |
一、不锈钢定义
不锈钢是指在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，具有表面美观和耐腐蚀性能好的特点，所以不必经过镀色等表面处理，就能发挥不锈钢所固有的表面性能。
它是钢铁的一种，由于是由两种以上金属材料混合而成，最重要的一种原料就是铬，所以又称为合金钢、特钢等。不锈钢之所以不生锈，从金相学角度来分析，是因为不锈钢中含有的铬能在其表面形成一层很薄的铬膜（Cr2O3），这个铬膜能隔离开空气中的氧气进而达到不生锈的目的。
所以为了保持不锈钢的固有耐蚀性，不锈钢中必须含大于12%的铬。
不锈钢是如何炼成的呢？见下表：
工程名 | 主要特点 |
电弧炉 | 主原料的合金铁（铬铁、镍铁）中加入一般钢进行适当混合后，在电炉里靠电弧产生的热进行熔炼。 |
精炼炉 | 在电炉里熔炼的不锈钢水里辊入精炼剂除氧，吹进惰性气体-氩气，降低碳及硫的含量，同时调节化学成分。 |
连铸 | 在精炼炉里精炼的不锈钢水，生略铸锭块的工程，直接制造扁坯的设备。 |
加热炉 | 把扁坯（毛坯）加热到热轧温度的设备 |
粗轧炉 | 加热炉加热过的毛坯（扁坯）经过一次热轧生产型板的设备。 |
精轧机 | 经一次热轧的不锈钢型板，再次进行轧制，形成热轧卷及控制最终厚度。 |
连续退火酸洗 | 通过退火，消除因热轧而产生的热轧应力及恢复正常金属组织，以酸洗掉热轧时产生的杂物，并制成最终热轧卷的地方。 |
表面研磨 | 热轧时，制品表面发生的不同缺陷，特别是热轧连续退火以及酸洗时引起的腐蚀坑等。通过研磨的方法来调整表面平整度的设备。 |
带钢准备机组 | 本机组专为提高产品成材率而焊接引带设计，本机组另一功能为原材料表面质量检查 |
二十冷轧机 | 该轧机目前为世界上最为先进的二十辊轧机。该机组配备全过程的自动厚度控制系统AGC，该系统控制精度为0.025mm本系统除压下装置和系统程序外，还有一台工业用IBM32位奔腾计算机作为中心控制单元，2台测厚仪分别位于带钢两侧，测厚系统与AGC系统，SPC系统流程周期计算相连接。带钢断面测量：这个功能允许操作者在整个带钢宽度上移动测厚仪，并且在AGC的显示屏上得到带钢的断面图，并可打印出来。这样，操作者可以精确地设定参数和控制板型。测厚仪的C形架及液压缸可以保证移动测厚仪移动。测厚仪的选择受轧机方向开关的限制，如果操作者想看入口带钢断面，他可以改变方向开关并按移动键，测厚仪就每隔12.7mm测量一个点，然后测厚仪回到中间，带钢的断面就显示在屏幕上。该机组还配备了先进的乳化液过滤系统，从而可以保证生产出的带钢表面美观光洁。 |
连续退火酸洗 | 在冷轧中发生的不锈钢内部组织，通过热处理恢复常态，同时在热处理过程中发生的高温氧化物，为了保持不锈钢的固有表面而再次进行酸洗去掉高温氧化物的工程（工序）。本机组为美国FATA公司设备，机组全长为299.89m，设有无明火预热段、预热段、加热段和均热段共四段退火炉，设有中性盐硫酸钠电解酸洗，从而进行硝酸、的混合酸洗段，从而可以最终保证带钢表面的光洁度。 |
平整机组 | 在冷轧后经热处理的制品以极少的压下量来轧制的工序，其目的是为了得到制品的机械性能的改善提高和核正，以及为了得到金属光泽的设备。 |
表面研磨机组 | 根据用户要求表面状态进行研磨的最终表面研磨的加工工程。ZPSS公司生产NO2D、NO2B、NO3、NO4、HL等表面的产品。 |
纵剪机组 | 在前工程中加工完了的制品，按照用户的要求所定的长度、宽度剪段的工程。本工程可剪切规格为宽度45mm~1000mm之间。 |
横剪机组 | 前加工完了的制品，按照用户的要求所定的长度、宽度剪段的工程。可剪规格为长度1000mm~4000mm之间的钢板、可分割重量不等的小钢卷。 |
二、不锈钢分类
1、从形态上可分为
不锈钢卷、不锈钢板、不锈钢型材、不锈钢带材、不锈钢管材等
2、从轧制过程可分为
冷轧、热轧
冷轧：2B、BA、8K、16K……其中2B与BA为大钢厂常见冷轧表面，而8K以上的表面为后期加工而成，市场并无现货。从厚度来说，常见冷轧≤3mm。
热轧：黑皮、No.1及以上为大钢厂常见热轧表面，从厚度来讲，常见热轧≥3mm。
注：3mm以下为冷轧，但并不是绝对的，比如4mm、5mm也有冷轧，只不过比较少见。而3mm市场既有冷轧也有热轧，这一点请大家要记住。
3、从金相组织可分为
奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢
4、从化学组成可分为
铬不锈钢（俗称400系）、铬镍不锈钢（俗称300系）、铬锰氮不锈钢（俗称200系）
5、从功能特点分类
低温不锈钢、耐热不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等
关于不锈钢磁性的说明：在民间难证不锈钢一种做法就是拿磁铁去试验，其实这是不科学的。
1、300系：代表钢种304三、常用钢种介绍
304：国标牌号06Cr19Ni10，它是不锈钢中用量最大、用途最广最的一种不锈钢。而300系其他钢种均是在304基础上通过增加或降低镍含量、添加其他金属，以达到不同的使用目的。如通过。常见300系不锈钢见下表：
注：304DQ/DDQ 深冲料/超深冲料
300系不锈钢用途：
301：Cr、Ni含量低于304，通过冷轧加工拉伸强度和硬度增高，冷轧后带有一定磁性。主要用于列车、航空器、车辆、弹簧、传送带、筛网等。
304：最普遍使用的钢种。耐蚀性、耐热性，低温强度、机械性能良好。深冲、折弯等常温加工性能良好。热处理后不产生硬化。（无磁性，使用温度-196~800℃），广泛用于各行业，如家庭用品（餐具、室内管道、热水器、锅炉、浴缸），汽车部件，医疗器械，建材，化工，食品工业、农业、船舶部件等。
304J1：因添加Cu，其成型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性较好，故可进行复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304基本相同。主要用于保温瓶、厨房洗涤槽、锅、壶、保温饭盒、门把手、纺织加工机器等。
304L:为低碳304钢，耐蚀性在普通状态下与304刚相似，但在焊接后或者解除应力后抗晶间腐蚀性良好加工后不经过退火仍保留耐蚀性，一般在400℃以下使用（无磁性、使用温度-196℃~800℃）。可应用于耐晶间腐蚀性能要求高的化学、煤炭、石油行业的机械、建材、耐热部件及热处理困难的产品。
304/DQ/DDQ：DDQ是指用于深拉（冲）用途的材料，304/DDQ与304相比其他元素没变，只是Ni含量加高半个到一个，深拉及深冲性更好，也就是我们说的“软料”，但抛光性能稍差。304/DQ与304相比Cr含量提高半个到一个，抛光性更好。DQ与DDQ用材比较，它的深冲性能相对稍差，它主要用于不需伸拉就能得到的制品，象一类餐具的勺、匙、叉、电器用具、钢管用途等。但它与DDQ材相比有一个优点，就是BQ（抛光性能）性相对较好，这主要是由于它的硬度稍高的缘故。DQ一般主要用于除了DDQ用途外的材料。
309S、310S、316L、321：俗称耐热钢，主要用于制作锅炉、汽轮机、工业炉及航空、石化等工业部门中在高温下工作的零部件。
309S：可承受980度以下反复加热，具有较高的高温强度和抗氧化性和抗渗碳性能，一般用于炉用材料。
310S：适于制作各种炉用构件，最高温度1200度，连续使用温度1150度，可用于炉用材料、汽车净化装置材料等。
316L：在不锈钢中添加钼，总性能优于304和310，高温条件下，当酸的浓度低于15%或高于85%时，316L具有广泛的用途。在1600度以下间断使用和在1700度以下连续使用，316L具有良好的耐氧化性能。用于纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材等。
321：在304钢种中加Ti，故抗晶间腐蚀性优良，高温强度和高温抗氧化性能优良，成本高，加工性能比304差。用于耐热材料、汽车飞行器排气管管路、锅炉炉盖化学装置、热交换器等。
2、200系：代表钢种201
201：国标牌号12Cr17Mn6Ni5N，它的出现主要用于替代304，所以随着技术的进步和进一步降低成本，钢厂不断降低镍含量。200系不锈钢目前在市场中广泛应用，常见主要有LA、LH、L1、L4等。这些钢种的具体成分如下：
200系不锈钢的用途：
根据上面的分析，200系不锈钢能够通过深加工成型，能够广泛应用。结合200系不锈钢的抗腐蚀性能，主要应用在装饰管、厨房用品、餐具、家电产品、食品机械、计算机配件、集装箱等方面。
3、400系：代表钢种430
400系不锈钢最明显特点就是不含镍，其中铁素体不锈钢又具有磁性，所以又被称为不锈钢铁。400系不锈钢包含铁素体不锈钢和马氏体不锈钢，铁素体不锈钢是指含铬大于14％的低碳铬不锈钢，含铬大干27％的任何含碳量的铬不锈钢。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。
马氏体不锈钢是指含铬量在12%左右的铬不锈钢，马氏体不锈钢的机械性能、耐腐蚀性能、工艺性能与物理性能，均和含铬12～14％的铁素体不锈钢相近。由于组织中没有游离的铁素体，机械性能比上述钢要高，但热处理时的过热敏感性较低。
4、不锈钢表面：
400系不锈钢也是为替代300系不锈钢而出现的，随着人们对铁体不锈钢的深入研究及生产与应用等方面的技术的不断改进和完善，采用现在代不锈钢技术生产的低碳、超低碳及高纯和超纯铁素体不锈钢等现代铁素体不锈钢与过去用电炉单炼并加工生产的传统铁素不锈钢相比，在品质上得到了极大的改善和提高。因而现代铁素体不锈钢被广泛应用于家用电器、厨房设备、交通运输、环保和市政建设等与人们生活密切相关的各个领域。
现在不锈钢的发展，已使不锈钢的耐蚀性、外观、加工性、强度等特性远远超过其它材料，而且，不锈钢的许多表面处理法，可以取得丰富多彩的颜色及形状，这为不锈钢的发展作出很大的贡献。
不锈钢制造过程中的表面处理法以及机械研磨表面处理法：
表面 | 特征 | 制造法概要 | 用途 |
NO.1 | 银白色，无光泽 | 热轧到规定厚度后，再经退火和酸洗除鳞的一种粗糙、无光表面 | 不需要有表面光泽的用途 |
NO.2D | 银白色 | 冷轧后进行热处理和酸洗，有时在毛面辊进行最终的一道轻轧的一种无光表面加工 | 2D产品用于对表面要求不严的用途，一般用材，深冲用材 |
NO.2B | 光泽强于NO.2D | NO.2D处理后，经过抛光辊进行最终一道轻度冷轧，以取得适当光泽。这是最常用的表面加工，该加工也可作为抛光的第一步。 | 一般用材 |
BA | 光亮如镜 | 无标准，但通常是光亮退火的表面加工，表面反射性很高。Bright Annealing | 建筑材料，厨房用具（汽车装饰） |
NO.3 | 粗研磨 | 将NO.2D和NO.2B材，用100~200#（单位）的砥粒研磨带，进行研磨 | 建筑材料，厨房用具 |
NO.4 | 中间研磨 | 将NO.2D和NO.2B材，用150~180#砥粒研磨带进行研磨而获得的抛光表面，这是通用的，有镜面反射的带有可见‘晶粒’的光亮表面 | 同上 |
NO.240 | 细研磨 | 将NO.2D和NO.2B材，用240#砥粒研磨带进行研削 | 厨房用具 |
NO.320 | 极细研磨 | 将NO.2D和NO.2B材，用320#砥粒研磨带进行研削 | 同上 |
NO.400 | 光泽接近于BA | 将NO.2B材，用400#抛光轮进行研削 | 一般用材，建筑用材，厨房用具 |
HL | 发纹研磨 | 适当粒子大小的研磨材料进行发纹研削（150~240#）其砥粒很多 | 楼房，建筑用材 |
NO.7 | 接近于镜面研磨 | 用600#回转抛光轮进行研磨 | 美术用，装饰用 |
NO.8 | 镜面研磨 | 镜子用抛光轮进行研磨 | 反光镜，装饰用 |
国际通用标识如304/2B：即材质为304，表面为2B，其他以次类推。而在我国有自己的不锈钢标准，用国际化学元素符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来表示成份含量，如022Cr19Ni10即表示304。
6、不锈钢常见规格及表示方法：
1英尺＝304.8毫米
市场常见冷轧板宽度为1000mm、1219mm(4尺)、1240mm(4尺毛边)等，厚度为0.3-3.0mm；不过太钢冷轧板最宽能达到2500mm，但是厚度一般为3.0-6.0mm。热轧板常见宽度1500mm、1800mm，厚度为3-60mm；目前太钢最宽热轧板为3500mm，不过厚度一般为16mm以上。由于宽板一般为大钢厂主要生产品种，窄带一般为民营钢厂生产，常见窄带宽度为800mm以下，技术最成熟为600mm左右，经过压延厚度最薄能达到0.05mm左右。
不锈钢标准平板长度：冷板为2438mm（即8尺），热板为6000mm，当然其他长度的板子市场也会有，但是一般需要定开才行。
不锈钢常见表示方法：
304/2B2.0*1219*C 俗称冷卷，表示材质为304，表面为2B，厚度为2.0mm，宽度为1219mm，形态为卷板。
304/2B 2.0*1219*2438俗称冷板，表示材质为304，表面为2B，厚度为2.0mm，宽度为1219mm，长度为2438，形态为平板。
304/2B2.0*1219*L 俗称冷板，表示材质为304，表面为2B，厚度为2.0mm，宽度为1219mm，L表示定开，形态为平板。
304/No.15*1500*C 俗称热卷，表示材质为304，表面为No.1，厚度为5mm，宽度为1500mm，形态为卷板
304/No.15*1500*6000俗称热板，表示材质为304，表面为No.1，厚度为5mm，宽度为1500mm，长度为6000mm，形态为平板
7、需要注意的几个术语：
公差：
切边/毛边：
理重/过磅
压延/改轧
三、各种元素对不锈钢的影响
1、铬：在前面我们已经讲过，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抗腐蚀破坏的方面发展。铬与氧结合后在表面形成Cr2O3，这种氧化后的表面保护不锈钢内部不易腐蚀。所以铬是决定不锈钢性属的唯一一种元素，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。
2、镍：镍是一种稀有资源，很多国家将镍作为战略储备资源。镍是形成奥氏体构相的重要元素，当钢含碳0.1%、铬18%所需的镍最低约为8%。镍使钢具有良好的强度和塑性、韧性，能减缓钢在加热时晶粒的长大，可以提高钢对非氧化性介质（如：稀硫酸、盐酸、磷酸等）的耐蚀性，并能改善钢的焊接和冷弯等的工艺性能，镍还提高钢的高温抗氧化性能。
3、锰和氮：可代替铬镍不锈钢中的镍，但仅有锰和氮而无镍的不锈钢低温韧性较差，而且锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低，同时高锰奥氏体钢不易加工。所以锰和氮并不能完全替代镍，所以200系不锈钢中还是含有少量的镍。
4、钼和铜：钼能强化晶界效应，能大大提高某些不锈钢对硫酸、硝酸等腐蚀介质的耐腐蚀性能，还可增强不锈钢耐高温强度。铜利于冷加工成型，降低磁性。另外在抗菌不锈钢中能通过析出铜，从而达到杀菌作用。
5、钛和铌：不锈钢中加入钛和铌，在一定条件下弥散析出Fe2Ti和Fe3Nb2金属间化合物，提高不锈钢的高温强度。能防止不锈钢的晶间腐蚀。
6、碳：碳是不锈钢中仅次于铬的第二号常用元素，不锈钢的组织和性能很大程度上取决于碳的含量及分布状态。碳能显著提高不锈钢的强度，不锈钢的强度随着碳的含量增加逐级提高。
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