不銹鋼作用
不銹鋼不會產(chǎn)生
腐蝕、點蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強度最高的材料之一。由于不銹鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結(jié)構(gòu)部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不銹鋼還集機械強度和高延伸性于一身，易于部件的加工制造，可滿足建筑師和結(jié)構(gòu)設計人員的需要。不銹鋼典型用途
大多數(shù)的使用要求是長期保持建筑物的原有外貌。在確定要選用的不銹鋼類型時，主要考慮的是所要求的審美標準、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。
然而，其它應用越來越多的只是尋求結(jié)構(gòu)的完整性或不透水性。例如，工業(yè)建筑的屋頂和側(cè)墻。在這些應用中，物主的建造成本可能比審美更為重要，表面不很干凈也可以。
在干燥的室內(nèi)環(huán)境中使用304不銹鋼效果相當好。但是，在鄉(xiāng)村和城市要想在戶外保持其外觀，就需經(jīng)常進行清洗。在污染嚴重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)，表面會非常臟，甚至產(chǎn)生銹蝕。但要獲得戶外環(huán)境中的審美效果，就需采用含鎳不銹鋼。所以，304不銹鋼廣泛用于幕墻、側(cè)墻、屋頂及其它建筑用途，但在侵蝕性嚴重的工業(yè)或海洋大氣中，最好采用316不銹鋼。
不銹鋼拉門
人們已充分認識到了在結(jié)構(gòu)應用中使用不銹鋼的優(yōu)越性。有幾種設計準則中包括了304和316不銹鋼。因為"雙相"不銹鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強度及彈限強度融為一體，所以，歐洲準則中也包括了這種鋼。
產(chǎn)品形狀
實際上，不銹鋼是以全標準的金屬形狀和尺寸生產(chǎn)制造的，而且還有許多特殊形狀。最常用的產(chǎn)品是用薄板和帶鋼制成的，也用中厚板生產(chǎn)特殊產(chǎn)品，例如，生產(chǎn)熱軋結(jié)構(gòu)型鋼和擠壓結(jié)構(gòu)型鋼。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型焊管或無縫鋼管及其它形式的產(chǎn)品，包括型材、棒材、線材和鑄件。
不銹鋼表面狀態(tài)
正如后面將談到的，為了滿足建筑師們美學的要求，已開發(fā)出了多種不同的商用表面加工。例如，表面可以是高反射的或者無光澤的；可以是光面的、拋光的或壓花的；可以是著色的、彩色的、電鍍的或者在不銹鋼表面蝕刻有圖案，也可進行拉絲等，以滿足設計人員對外觀的各種要求。
保持表面狀態(tài)是容易的。只需偶爾進行沖洗就能去除灰塵。由于耐腐蝕性良好，也可以容易地去除表面的涂寫污染或類似的其它表面污染。
工程上常采用以下幾種方法防止晶間腐蝕：
（1）降低鋼中的碳量，使鋼中合碳量低于平衡狀態(tài)下在奧氏體內(nèi)的飽和溶解度，即從根本上解決了鉻的碳化物（Cr23C6）在晶界上析出的問題。通常鋼中合碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求。
（2）加入Ti、Nb等能形成穩(wěn)定碳化物（TiC或NbC）的元素，避免在晶界上析出Cr23C6，即可防上奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕。
（3）通過調(diào)整鋼中奧氏體形成元素與鐵素體形成元素的比例，使其具有奧氏體+鐵索體雙相組織，其中鐵素體占5%一12%。這種雙相組織不易產(chǎn)生晶間腐蝕。
（4）采用適當熱處理工藝，可以防止晶間腐蝕，獲得最佳的耐蝕性。
奧氏體不銹鋼的應力腐蝕
應力（主要是拉應力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應力腐蝕開裂，簡稱SCC（Stress Crack Corrosion）。奧氏體不銹鋼容易在含氯離子的腐蝕介質(zhì)中產(chǎn)生應力腐蝕。當含Ni量達到8%一10%時，奧氏體不銹鋼應力腐蝕傾向性最大，繼續(xù)增加含Ni量至45~50%應力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。
防止奧氏體不銹鋼應力腐蝕的最主要途徑是加入Si2~4%并從冶煉上將N含量控制在0.04%以下。此外還應盡量減少P、Sb、Bi、As等雜質(zhì)的含量。另外可選用A-F雙相鋼，它在Cl-和OH-介質(zhì)中對應力腐蝕不敏感。當初始的微細裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴展，鐵素體含量應在6%左右。
奧氏作不銹鋼的形變強化
單相的奧氏體不銹鋼具有良好的冷變形性能，可以冷拔成很細的鋼絲，冷軋成很薄的鋼帶或鋼管。經(jīng)過大量變形后，鋼的強度大力提高 ，尤其是在零下溫區(qū)軋制時，效果更為顯著。抗拉強度可達 2000 MPa以上。這是因為除了冷作硬化效果外，還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。
奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強化后可用來制造不銹彈簧、鐘表發(fā)條、航空結(jié)構(gòu)中的鋼絲繩等。形變后若需焊接，則只能采用點焊工藝、形變使應力腐蝕傾向性增加。并因部分γ->M轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生鐵磁性，在使用時（如儀表零件中）應予以考慮。
再結(jié)晶溫度隨形變量而改變，當形變量為60%時，其再結(jié)晶溫度降為650℃冷變形奧氏體不銹鋼再結(jié)晶退火溫度為850~1050℃，850℃則需保溫3h，1050℃時透燒即可，然后水冷。
奧氏作不銹鋼的熱處理
奧氏體不銹鋼常用的熱處理工藝有：固溶處理、穩(wěn)定化處理和去應力處理等。
（1）固溶處理。將鋼加熱到1050~1150℃后水淬，主要目的是使碳化物溶于奧氏體中，并將此狀態(tài)保留到室溫，這樣鋼的耐蝕性會有很大改善。如上所述，為了防止晶問腐蝕，通常采用固溶化處理，使Cr23C6溶于奧氏體中，然后快速冷卻。對于薄壁件可采用空冷，一般情況采用水冷。
（2）穩(wěn)定化處理。一般是在固溶處理后進行，常用于含Ti、Nb的18-8鋼，固處理后，將鋼加熱到850~880℃保溫后空冷 ，此時Cr的碳化物完全溶解，脫而鈦的碳化物不完全溶解，且在冷卻過程中充分析出，使碳不可能再形成鉻的碳化物，因而有效地消除了晶間腐蝕。
（3）去應力處理。去應力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應力的熱處理工藝一般加熱到300~350℃回火。對于不含穩(wěn)定化元素Ti、Nb的鋼，加熱溫度不超過450℃，以免析出鉻的碳化物而引起晶間腐蝕。對于超低碳和含Ti、Nb不銹鋼的冷加工件和焊接件，需在500~950℃,加熱，然后緩冷，消除應力（消除焊接應力取上限溫度），可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應力腐蝕抗力。
奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼
在奧氏不銹鋼的基礎上，適當增加Cr含量并減少Ni含量，并與回溶化處理相配合，可獲得具有奧氏體和鐵素體的雙相組織（ 含40~60%δ-鐵素體）的不銹鋼，典型鋼號有0Cr21Ni5Ti、1Cr21Ni5Ti、OCr21Ni6Mo2Ti等。雙相不銹鋼有較好的焊接性，焊后不需熱處理，而且其晶間腐蝕、應力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成σ相，使用時應加以注意。
鐵素體型不銹鋼
它的內(nèi)部顯微組織為鐵素體，其鉻的質(zhì)量分數(shù)在11.5%~32.0%范圍內(nèi)。隨著鉻含量的提高，其耐酸性能也提高，加入鉬（Mo）后，則可提高耐酸腐蝕性和抗應力腐蝕的能力。這類不銹鋼的國家標準牌號有00Cr12、1Cr17、00Cr17Mo、00Cr30Mo2等。
馬氏體型不銹鋼
它的顯微組織為馬氏體。這類鋼中鉻的質(zhì)量分數(shù)為11.5%~18.0%，但碳的質(zhì)量分數(shù)最高可達0.6%。碳含量的增高，提高了鋼的強度和硬度。在這類鋼中加入的少量鎳可以促使生成馬氏體，同時又能提高其耐蝕性。這類鋼的焊接性較差。列入國家標準牌號的鋼板有1Cr13、2 Cr13、3 Cr13、1 Cr17Ni2等。
奧氏體型不銹鋼
其顯微組織為奧氏體。它是在高鉻不銹鋼中添加適當?shù)逆嚕ㄦ嚨馁|(zhì)量分數(shù)為8%~25%）而形成的，具在奧氏體組織的不銹鋼。奧氏體型不銹鋼以Cr18Ni19鐵基合金為基礎，在此基礎上隨著不同的用途，發(fā)展成圖1-2所示的鉻鎳奧氏體不銹鋼系列。
奧氏體型不銹鋼一般屬于耐蝕鋼，是應用最廣泛的一類鋼，其中以18-8型不銹鋼最有代表性，它是有較好的力學性能，便于進行機械加工、沖壓和焊接。在氧化性環(huán)境中具有優(yōu)良的耐腐蝕性能和良好的耐熱性能。但對溶液中含有氯離子（CL-）的介質(zhì)特別敏感，易于發(fā)生應力腐蝕。18-8型不銹鋼按其化學成分中碳含量的不同又分為三個等級：一般含碳量（Wc≤0.15%）低碳級
（Wc≤0.08%）和超低碳級（Wc≤0.03%）。例如我國國家標準中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14M02三種鋼板分屬上面三個等級。世界許多國家都感到鎳儲量的緊缺。為了節(jié)省鎳，早在四、五十年代世界上就開始用錳和氮取代18-8型不銹鋼中的部分鎳。研制并列入國家標準的鋼板牌號有1Cr17Mn6Ni5N和0Cr19Ni9N等。
奧氏體-鐵素體型不銹鋼
其顯微組織為奧氏體加鐵素體。鐵素體的體積分數(shù)小于10%的不銹鋼，是在奧氏體鋼基礎上發(fā)展的鋼種。
沉淀硬化型不銹鋼
按其組織形態(tài)可分為三類：沉淀硬化半奧氏體型、沉淀硬化馬氏體型和沉淀硬化奧氏體型不銹鋼。列入我國國家標準鋼板牌號的有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4Nb和0Cr15Ni7M02Al三種,是屬于沉淀硬化半奧氏體型不銹鋼。該鋼的組織特點是在固溶或退火狀態(tài)時具有奧氏體加體積分數(shù)為5%~20%的鐵素體組織。這種鋼經(jīng)過系列的熱處理或機械變形處理后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，再通過時效析出硬化達到所需要的高強度。這種鋼有很好的成形性能和良好的焊接性，可作為超高強度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中，得到應用。
不銹鋼未來展望
由于不銹鋼已具備建筑材料所要求的許多理想性能，它在金屬中可以說是獨一無二的，而其發(fā)展仍在繼續(xù)。為使不銹鋼在傳統(tǒng)的應用中性能更好，一直在改進現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足高級建筑應用的嚴格要求，正在開發(fā)新的不銹鋼。由于生產(chǎn)效率不斷提高，質(zhì)量不斷改進，不銹鋼已成為建筑師們選擇的最具有成本效益的材料之一。不銹鋼集性能、外觀和使用特性于一身，所以不銹鋼仍將是世界上最佳的建筑材料之一。
