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。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”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熱處理硬化。沉淀硬化不銹鋼通過熱處理得到強(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，但從根本上來說，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鎳水平來控制。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程中自然表面氧化性質(zhì)成為問題。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。