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不锈钢的分类和用途
不锈钢是一个范围很大的特殊钢系列。我国生产的不锈钢钢号就有一百个以上。但就其主要合金成分,金相组织和工业上的主要用途,大体可作如下分类:
1.不锈钢根据其主要合金成分,通常可分以下三类:
(1) 铬不锈钢类:
这类不锈钢除铁基外,主要合金元素是铬。有的还分别含有硅、铝、钨、钼、镍、钛、钒等一种或几种元素,这些元素在钢中的含量分别在1~3%之间。
(2) 铬镍不锈钢类:
这类不锈钢除铁基外,主要合金元素是铬和镍。有的还分别含有钛、硅、钼、钨、钒、硼等一种或几种元素,这些元素在钢中的含量在4%以下至微量。
(3) 铬锰氮不锈钢类:
这类不锈钢除铁基外,主要合金元素是铬和锰,大多数钢中还含有0.5%以下的氮。有的还分别含有镍、硅、铜等一种或几种元素。这些元素在钢中的含量分别只有5%以下。
2.不锈钢根据其结构(金相组织),通常分以下三类:
(1) 铁素体的——即含铬不含镍的不锈钢。这类钢冷加工能使之硬化到某种程度,热处理则不能。这类钢总是有磁性的。
(2) 马氏体的——这类不锈钢除个别的钢号含有少量的镍外,大多数钢号只含有铬,其优点是热处理能使之硬化。这类钢总是带有磁性的。
(3) 奥氏体的——即含有铬镍或铬镍锰或铬锰氮等元素的不锈钢。这类钢只能冷加工使之硬化;热处理只能使之软化。在退火状态中是无磁性的。在冷加工后,有的会带有磁性的。
以上的三种分类仅是按钢的基体组织分的,由于钢中稳定奥氏体及形成铁素体的元素的作用不能互相平衡。因此,工业中实际用的不锈钢的组织还有:马氏体——铁素体、奥氏体——铁素体、奥氏体——马氏体等过渡型的复相不锈钢,以及马氏体——碳化物组织的不锈钢。
3. 不锈钢根据工业上的主要用途,可分为:不锈钢、耐酸钢、不起皮钢、耐热钢等四种。有的将电热合金作为不锈钢的组成部分。他们的主要功能和代表性钢号分列如下:
(1) 不锈钢——在空气及弱腐蚀介质中能抵抗腐蚀。具有这种功能的钢叫做不锈钢。
其代表性钢号有:OCr13、1Cr13、2Cr13、3Cr13、4Cr13、Cr14、Cr15、9Cr18、9Cr18MOV、Cr14MO等。
(2) 耐酸钢——在各种腐蚀性强的介质(如酸、碱、盐溶液等)中能抵抗腐蚀作用。
其代表性钢号有: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) 不起皮钢铁(又叫抗氧化钢)——在高温下有足够的热稳定性,能够抵抗气体腐蚀而不剥落氧化铁皮的功能。简单讲,就是在高温下抗气体的侵蚀不起皮的钢。
综上所述,不锈钢不仅是广泛使用的耐蚀材料,而且具备较好的耐热性,包括抗氧化性及高温强度。因而,也是一类重要的耐热材料。稳定的奥氏体不锈钢,在低温下,仍能保持很高的冲击韧性,因而又是很好的低温结构材料;这类不锈钢不具铁磁性,因而也是无磁材料。高碳的马氏体不锈钢,不仅耐腐蚀,并有很好的耐磨性。因而不锈钢又是一类耐磨材料。因此,不锈钢具有广泛优越的性能,其共性是不锈性。
由于不锈钢分别具有不锈、耐腐蚀、耐高温、无磁性、耐磨等等的特点。因此,不锈钢广泛用于食品工业、纺织印染工业、医疗工业、仪器仪表工业、船舶工业、化学工业、航空工业、国防工业、科学研究和日用工业等部门。如这些工业的用具、器械、设备、零部件和民用商品等。
不锈钢的鉴别
不锈钢分别具有不锈、耐酸、耐高温、耐磨和奥氏体一般无磁性等特点。使我们对不锈钢有了一个基本的概念;加上不锈钢是我们常见的一种高级合金钢。我们日常用品中的钢笔类和全钢手表壳、白色金属表带等一般都是不锈钢制成的。还有不锈钢小刀、不锈钢餐具等。这些日常的接触,给我们打下了识别不锈钢的基础。
但是,我们日常所见的不锈钢,大多是1-2 Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti两种钢号基本相同的镍铬不锈钢和1-4 Cr13的铬不锈钢。而在我国,不锈钢的品种(钢号)在一百个以上,而且钢号中的元素不同和含量不同,其性能和价值也大不相同。因此,对不锈钢的鉴别,必须认真调查研究,弄清钢号印记,综合试验等方法才能正确认别。
当前,我们对不锈钢的鉴别主要有以下几种方法:
(一)不锈钢的鉴别:
不锈钢整材,其来源一般是钢厂订货或向国外进口以及社会超储积压的处理商品等。不锈钢材的来源不同,其鉴别的方法也有所不同。
1.鉴别进口或钢厂订购的不锈钢材,一般只需根据进口或钢厂的质量证明书(简称质保书)核对钢材或包装上的标志即可。
质量证明书是供方对该批产品检验结果的确认和保证。所以质量证明书不仅说明材料的名称、规格、交货件数、重量和交货状态等。而且还必须说明规定的保证项目的全部检验结果。
同样,为了便于管理,避免混乱和防止因混乱而造成使用事故。生产厂在材料或包装上标出牌号、批号、状态、规格、数量和生产厂代号等标志。其标出的标志与质量证明书的记戴应是一致的。常用的标志方法主要有下列三种:
(1) 涂色——在材料规定部位涂上表明其牌号的颜色;
(2) 打印——在材料规定部位打钢印或喷印,以说明材料的牌号、规格、炉罐号等。打钢印常用于厚钢板或大、中型型钢上。
(3) 挂牌;在成捆或成箱的材料上,悬挂标明牌号、批号、规格、数量等的标牌。
不锈钢材的标志,一般采用打印和挂牌二种。
2.社会超储积压不锈钢材。根据趣储积压时间的长短和保管的好坏,一般有二种情况:
一是超储积压时间不长,保(养)管又好,处理单位不仅保存有原始质量证明书或抄件,而且钢材或包括上的标志俱全和清晰。对于这种不锈钢材的鉴别,同样只要根据质保书核对钢材或包装上的标志即可。
另一种是积压时间较长,保管又不完善,既无质量证明书,钢材或包装上的标志已不明显或脱落。对于这类不锈钢材的鉴别,主要是要进行深入的调查研究,向处理单位查阅原始单据。一般来说,发票等原始单据上都注有钢号等。如无钢号记戴,还须查阅当地当时的价规资料,以价格来判明钢号。这是比较有效的确定钢号的方法,但往往容易张冠李戴。因此,必须掌握对实物的鉴别方法。
(二)不锈钢的实物鉴别:
实物鉴别,就是要在不明钢种(号)的情况下,根据商品(包括整材、余料、废料等实物)固有的物理、化学性质,借助简单的器具,用感官来确定它是不是不锈钢和属哪一类不锈钢的具体方法。
应当指出:感官鉴别,不能分清具体钢(种)号,只能基本上区别铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢三个大类,其鉴别办法如下:
1.色泽的区别:
经过酸洗的不锈钢,表面色泽银白光洁:铬镍不锈钢色银白呈玉色;铬不锈钢色白稍灰光泽弱;铬锰氮不锈钢的色泽与铬镍不锈钢相似稍淡。未经酸洗的不锈钢的表面色泽:铬镍钢呈棕白色;铬钢呈棕黑色;铬锰氮呈黑色,(这三种色泽,是指氧化较重的色泽)。冷轧未经退火的铬镍不锈钢,表面银白有反光。不锈钢除元钢外,一般都经酸洗呈白色。
2.用硫酸铜鉴别:
方法是将钢材上的氧化层除去,放上一滴水,用硫酸铜擦,擦后如不变色,一般为不锈钢;如变紫红色:无磁性的为高锰钢,有磁性的一般为普通钢或低合金钢。
3.用吸铁石鉴别:
磁石能基本区别两类不锈钢。因为铬不锈钢在任何状态下均能被磁石吸引;铬镍不锈钢在退火状态下一般是无磁性的,在冷加工后,有的会有磁性的。但含锰较高的高锰钢是无磁性的;铬镍氮不锈钢的磁性情况更为复杂:有的无磁性,有的有磁性,有的纵面无磁性而横面有磁性。因此说,磁石虽能基本区别铬不锈钢和铬镍不锈钢,但不能正确区分一些特殊性质的钢种,更不能区分具体的钢号。
对于特殊性质的钢种,我们还需采取以下三种办法进行鉴别。
1) 磨花鉴别:
磨花鉴别是把不锈钢在砂轮机上磨,观其火花。如火花呈流线形,并有较多较密的节花,即为含锰较高的高锰钢或锰氮钢;如无节花即为铬钢或铬镍不锈钢。
2) 退火法鉴别:
冷加工手的铬镍不锈钢,如有磁性,可取小块在火中烧红让其自然冷却或放入水中(退火),一般来说,经退火后磁性会显著减弱或完全消失。但有些铬镍不锈钢,如Cr18Ni11Si4AlTi钢和Cr21Ni5Ti钢,因钢中含有较多的铁素体元素,其内在组织有相当部分是铁素体。因此,即使在热加工的状态下也有磁性的。
3) 化学定性法鉴别:
化学定性法是鉴别有磁性的不锈钢中是否含镍的一种鉴别办法,其方法是:将小块不锈钢深解于王水中,用净水将酸液冲淡,加入氨水中和后,再轻轻注入镍试剂。如在液面上浮有红色绒状物质,即表明不锈钢中含有镍;如没有红色绒状物质,即证明不锈钢中无镍。(但由于不锈钢中含镍量低,一般只有百分之几,镍的含量不易显露或确定多少,一般须用标准样品实验多次后才能掌握。)
以上几种鉴别办法说明:用感管鉴别不锈钢,不仅要用几种方法综合试验,而且其试验结果只能确定某种类型的不锈钢,不能确定钢中含有哪几种合金元素和具体含量。因此说,感官鉴别的方法,目前是极不完善的,有的可能是错误的,还有许多的物理现象,还只知其然而不知其所以然,有待于进一步探讨。
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