不锈钢指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学腐蚀介质腐蚀的钢,又称不锈耐酸钢。在实际应用中,耐弱腐蚀介质腐蚀的钢常被称为不锈钢,而耐化学介质腐蚀的钢则被称为耐酸钢。由于两者在化学成分上的差异,前者不一定耐化学介质腐蚀,而后者一般耐弱腐蚀介质腐蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于钢中所含的合金元素,其中SUS316L不锈钢的密度为7.93g/cm³。
不锈钢通常按组织状态分为:马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢等。此外,还可按化学成分分为:铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢等。
1、铁素体不锈钢:铬含量为12%~30%。随着铬含量的增加,其耐腐蚀性、韧性和可焊性均会提高,且耐氯化物应力腐蚀的性能优于其他类型的不锈钢。属于这一类的钢有Cr17、Cr17Mo2Ti、Cr25Mo3Ti、Cr25、Cr28等。铁素体不锈钢含铬量高,耐腐蚀性和抗氧化性较好,但机械性能和工艺性能较差,主要用于制造耐酸结构件和抗氧化钢制品。这种钢能抵抗大气、硝酸盐水溶液的腐蚀,还具有高温抗氧化性好、热膨胀系数小的特点,可用于制造硝酸盐生产设备、食品工厂设备,也可生产燃气轮机零件等高温工作部件。
2、奥氏体不锈钢:铬含量超过18%,镍含量约为8%,还含有少量钼、钛、氮等元素。其综合性能优良,能耐受多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。其中0Cr19Ni9钢的碳质量分数(wC)≤0.08%,因此钢号中标注为“0”。这种钢因含有大量镍和铬,能在室温下保持奥氏体组织。它具有良好的塑性、韧性、焊接性和耐腐蚀性,在氧化和还原介质中均有优异的耐腐蚀性,常用于制造耐酸设备,如耐腐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸设备部件等。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理,即先将钢加热至1050~1150℃,然后通过水冷使其获得单相奥氏体组织。
3、奥氏体-铁素体双相不锈钢:兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,且具有超塑性。其组织中奥氏体和铁素体各约占一半。当碳含量较低时,铬含量为18%~28%,镍含量为3%~10%,部分钢中还含有钼、铜、硅、铌、钛、氮等合金元素。这种钢融合了奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的特性:与铁素体不锈钢相比,它的塑性和韧性更高,无室温脆性,耐腐蚀性和焊接性也显著提升,同时还保留了铁素体不锈钢不易出现475℃脆性、导热系数高的特点,且具有超塑性;与奥氏体不锈钢相比,它的强度更高,耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀的性能明显更优。此外,双相不锈钢还具有优异的耐点蚀性能,也是一种节镍型不锈钢。
4、马氏体不锈钢:强度较高,但塑性和可焊性较差。其常用牌号有1Cr13、3Cr13等。这类钢因碳含量较高,所以强度、硬度和耐磨性较好,但耐腐蚀性稍差,适用于制造一些对机械性能要求高、对耐腐蚀性要求一般的零件,如弹簧、汽轮机叶片、水压阀等。这种钢通常在淬火和回火处理后使用。
综上所述,不同类型的不锈钢因成分与组织结构的差异,在耐腐蚀性、机械性能、工艺特性上各有侧重,适用场景也各不相同。无论是食品工业的设备制造、化工领域的耐酸管道,还是机械行业的结构零件,明确各类不锈钢的特性,才能更精准地选择适配材料,充分发挥其性能优势,满足不同领域的实际应用需求。