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不銹鋼的分類和用途
不銹鋼是一個范圍很大的特殊鋼系列。我國生產的不銹鋼鋼號就有一百個以上。但就其主要合金成分,金相組織和工業上的主要用途,大體可作如下分類:
1.不銹鋼根據其主要合金成分,通常可分以下三類:
(1) 鉻不銹鋼類:
這類不銹鋼除鐵基外,主要合金元素是鉻。有的還分別含有硅、鋁、鎢、鉬、鎳、鈦、釩等一種或幾種元素,這些元素在鋼中的含量分別在1~3%之間。
(2) 鉻鎳不銹鋼類:
這類不銹鋼除鐵基外,主要合金元素是鉻和鎳。有的還分別含有鈦、硅、鉬、鎢、釩、硼等一種或幾種元素,這些元素在鋼中的含量在4%以下至微量。
(3) 鉻錳氮不銹鋼類:
這類不銹鋼除鐵基外,主要合金元素是鉻和錳,大多數鋼中還含有0.5%以下的氮。有的還分別含有鎳、硅、銅等一種或幾種元素。這些元素在鋼中的含量分別只有5%以下。
2.不銹鋼根據其結構(金相組織),通常分以下三類:
(1) 鐵素體的——即含鉻不含鎳的不銹鋼。這類鋼冷加工能使之硬化到某種程度,熱處理則不能。這類鋼總是有磁性的。
(2) 馬氏體的——這類不銹鋼除個別的鋼號含有少量的鎳外,大多數鋼號只含有鉻,其優點是熱處理能使之硬化。這類鋼總是帶有磁性的。
(3) 奧氏體的——即含有鉻鎳或鉻鎳錳或鉻錳氮等元素的不銹鋼。這類鋼只能冷加工使之硬化;熱處理只能使之軟化。在退火狀態中是無磁性的。在冷加工后,有的會帶有磁性的。
以上的三種分類僅是按鋼的基體組織分的,由于鋼中穩定奧氏體及形成鐵素體的元素的作用不能互相平衡。因此,工業中實際用的不銹鋼的組織還有:馬氏體——鐵素體、奧氏體——鐵素體、奧氏體——馬氏體等過渡型的復相不銹鋼,以及馬氏體——碳化物組織的不銹鋼。
3. 不銹鋼根據工業上的主要用途,可分為:不銹鋼、耐酸鋼、不起皮鋼、耐熱鋼等四種。有的將電熱合金作為不銹鋼的組成部分。他們的主要功能和代表性鋼號分列如下:
(1) 不銹鋼——在空氣及弱腐蝕介質中能抵抗腐蝕。具有這種功能的鋼叫做不銹鋼。
其代表性鋼號有:OCr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr14、Cr15、9Cr18、9Cr18MOV、Cr14MO等。
(2) 耐酸鋼——在各種腐蝕性強的介質(如酸、堿、鹽溶液等)中能抵抗腐蝕作用。
其代表性鋼號有:Cr17、Cr28、Cr17Ti、Cr18Ti、Cr25Ti、Cr17Mn9、Cr17Ni2、OCr18Ni9、1Cr18Ni9、2Cr18Ni9、2Cr13Ni4Mn9、Cr14Mn14Ni、Cr18Mn8Ni5、Cr18Mn10Ni5MO3、1Cr18Ni9Ti、Cr17MO2Ti、Cr25MO3Ti、Cr18Ni11Nb、Cr18Ni12MO2Ti、Cr18Ni12MOTi、Cr18Ni9Cu3Ti、Cr18Ni18MO2Cu2Ti、Cr18Ni20MO2Cu2Nb等。
(3) 不起皮鋼鐵(又叫抗氧化鋼)——在高溫下有足夠的熱穩定性,能夠抵抗氣體腐蝕而不剝落氧化鐵皮的功能。簡單講,就是在高溫下抗氣體的侵蝕不起皮的鋼。
綜上所述,不銹鋼不僅是廣泛使用的耐蝕材料,而且具備較好的耐熱性,包括抗氧化性及高溫強度。因而,也是一類重要的耐熱材料。穩定的奧氏體不銹鋼,在低溫下,仍能保持很高的沖擊韌性,因而又是很好的低溫結構材料;這類不銹鋼不具鐵磁性,因而也是無磁材料。高碳的馬氏體不銹鋼,不僅耐腐蝕,并有很好的耐磨性。因而不銹鋼又是一類耐磨材料。因此,不銹鋼具有廣泛優越的性能,其共性是不銹性。
由于不銹鋼分別具有不銹、耐腐蝕、耐高溫、無磁性、耐磨等等的特點。因此,不銹鋼廣泛用于食品工業、紡織印染工業、醫療工業、儀器儀表工業、船舶工業、化學工業、航空工業、國防工業、科學研究和日用工業等部門。如這些工業的用具、器械、設備、零部件和民用商品等。
不銹鋼的鑒別
不銹鋼分別具有不銹、耐酸、耐高溫、耐磨和奧氏體一般無磁性等特點。使我們對不銹鋼有了一個基本的概念;加上不銹鋼是我們常見的一種高級合金鋼。我們日常用品中的鋼筆類和全鋼手表殼、白色金屬表帶等一般都是不銹鋼制成的。還有不銹鋼小刀、不銹鋼餐具等。這些日常的接觸,給我們打下了識別不銹鋼的基礎。
但是,我們日常所見的不銹鋼,大多是1-2 Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti兩種鋼號基本相同的鎳鉻不銹鋼和1-4 Cr13的鉻不銹鋼。而在我國,不銹鋼的品種(鋼號)在一百個以上,而且鋼號中的元素不同和含量不同,其性能和價值也大不相同。因此,對不銹鋼的鑒別,必須認真調查研究,弄清鋼號印記,綜合試驗等方法才能正確認別。
當前,我們對不銹鋼的鑒別主要有以下幾種方法:
(一)不銹鋼的鑒別:
不銹鋼整材,其來源一般是鋼廠訂貨或向國外進口以及社會超儲積壓的處理商品等。不銹鋼材的來源不同,其鑒別的方法也有所不同。
1.鑒別進口或鋼廠訂購的不銹鋼材,一般只需根據進口或鋼廠的質量證明書(簡稱質保書)核對鋼材或包裝上的標志即可。
質量證明書是供方對該批產品檢驗結果的確認和保證。所以質量證明書不僅說明材料的名稱、規格、交貨件數、重量和交貨狀態等。而且還必須說明規定的保證項目的全部檢驗結果。
同樣,為了便于管理,避免混亂和防止因混亂而造成使用事故。生產廠在材料或包裝上標出牌號、批號、狀態、規格、數量和生產廠代號等標志。其標出的標志與質量證明書的記戴應是一致的。常用的標志方法主要有下列三種:
(1) 涂色——在材料規定部位涂上表明其牌號的顏色;
(2) 打印——在材料規定部位打鋼印或噴印,以說明材料的牌號、規格、爐罐號等。打鋼印常用于厚鋼板或大、中型型鋼上。
(3) 掛牌;在成捆或成箱的材料上,懸掛標明牌號、批號、規格、數量等的標牌。
不銹鋼材的標志,一般采用打印和掛牌二種。
2.社會超儲積壓不銹鋼材。根據趣儲積壓時間的長短和保管的好壞,一般有二種情況:
一是超儲積壓時間不長,保(養)管又好,處理單位不僅保存有原始質量證明書或抄件,而且鋼材或包括上的標志俱全和清晰。對于這種不銹鋼材的鑒別,同樣只要根據質保書核對鋼材或包裝上的標志即可。
另一種是積壓時間較長,保管又不完善,既無質量證明書,鋼材或包裝上的標志已不明顯或脫落。對于這類不銹鋼材的鑒別,主要是要進行深入的調查研究,向處理單位查閱原始單據。一般來說,發票等原始單據上都注有鋼號等。如無鋼號記戴,還須查閱當地當時的價規資料,以價格來判明鋼號。這是比較有效的確定鋼號的方法,但往往容易張冠李戴。因此,必須掌握對實物的鑒別方法。
(二)不銹鋼的實物鑒別:
實物鑒別,就是要在不明鋼種(號)的情況下,根據商品(包括整材、余料、廢料等實物)固有的物理、化學性質,借助簡單的器具,用感官來確定它是不是不銹鋼和屬哪一類不銹鋼的具體方法。
應當指出:感官鑒別,不能分清具體鋼(種)號,只能基本上區別鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼三個大類,其鑒別辦法如下:
1.色澤的區別:
經過酸洗的不銹鋼,表面色澤銀白光潔:鉻鎳不銹鋼色銀白呈玉色;鉻不銹鋼色白稍灰光澤弱;鉻錳氮不銹鋼的色澤與鉻鎳不銹鋼相似稍淡。未經酸洗的不銹鋼的表面色澤:鉻鎳鋼呈棕白色;鉻鋼呈棕黑色;鉻錳氮呈黑色,(這三種色澤,是指氧化較重的色澤)。冷軋未經退火的鉻鎳不銹鋼,表面銀白有反光。不銹鋼除元鋼外,一般都經酸洗呈白色。
2.用硫酸銅鑒別:
方法是將鋼材上的氧化層除去,放上一滴水,用硫酸銅擦,擦后如不變色,一般為不銹鋼;如變紫紅色:無磁性的為高錳鋼,有磁性的一般為普通鋼或低合金鋼。
3.用吸鐵石鑒別:
磁石能基本區別兩類不銹鋼。因為鉻不銹鋼在任何狀態下均能被磁石吸引;鉻鎳不銹鋼在退火狀態下一般是無磁性的,在冷加工后,有的會有磁性的。但含錳較高的高錳鋼是無磁性的;鉻鎳氮不銹鋼的磁性情況更為復雜:有的無磁性,有的有磁性,有的縱面無磁性而橫面有磁性。因此說,磁石雖能基本區別鉻不銹鋼和鉻鎳不銹鋼,但不能正確區分一些特殊性質的鋼種,更不能區分具體的鋼號。
對于特殊性質的鋼種,我們還需采取以下三種辦法進行鑒別。
1) 磨花鑒別:
磨花鑒別是把不銹鋼在砂輪機上磨,觀其火花。如火花呈流線形,并有較多較密的節花,即為含錳較高的高錳鋼或錳氮鋼;如無節花即為鉻鋼或鉻鎳不銹鋼。
2) 退火法鑒別:
冷加工手的鉻鎳不銹鋼,如有磁性,可取小塊在火中燒紅讓其自然冷卻或放入水中(退火),一般來說,經退火后磁性會顯著減弱或完全消失。但有些鉻鎳不銹鋼,如Cr18Ni11Si4AlTi鋼和Cr21Ni5Ti鋼,因鋼中含有較多的鐵素體元素,其內在組織有相當部分是鐵素體。因此,即使在熱加工的狀態下也有磁性的。
3) 化學定性法鑒別:
化學定性法是鑒別有磁性的不銹鋼中是否含鎳的一種鑒別辦法,其方法是:將小塊不銹鋼深解于王水中,用凈水將酸液沖淡,加入氨水中和后,再輕輕注入鎳試劑。如在液面上浮有紅色絨狀物質,即表明不銹鋼中含有鎳;如沒有紅色絨狀物質,即證明不銹鋼中無鎳。(但由于不銹鋼中含鎳量低,一般只有百分之幾,鎳的含量不易顯露或確定多少,一般須用標準樣品實驗多次后才能掌握。)
以上幾種鑒別辦法說明:用感管鑒別不銹鋼,不僅要用幾種方法綜合試驗,而且其試驗結果只能確定某種類型的不銹鋼,不能確定鋼中含有哪幾種合金元素和具體含量。因此說,感官鑒別的方法,目前是極不完善的,有的可能是錯誤的,還有許多的物理現象,還只知其然而不知其所以然,有待于進一步探討。
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