不銹鋼作用
不銹鋼不會(huì)產(chǎn)生腐
蝕、點(diǎn)蝕、銹蝕或磨損。不銹鋼還是建筑用金屬材料中強(qiáng)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(shè)計(jì)的完整性。含鉻不銹鋼還集機(jī)械強(qiáng)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(shè)計(jì)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(shí)，主要考慮的是所要求的審美標(biāo)準(zhǔn)、所在地大氣的腐蝕性以及要采用的清理制度。
然而，其它應(yīng)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(yīng)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(dāng)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(jìn)行清洗。在污染嚴(yán)重的工業(yè)區(qū)和沿海地區(qū)，表面會(huì)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(yán)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(rèn)識(shí)到了在結(jié)構(gòu)應(yīng)用中使用不銹鋼的優(yōu)越性。有幾種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中包括了304和316不銹鋼。因?yàn)?雙相"不銹鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強(qiáng)度及彈限強(qiáng)度融為一體，所以，歐洲準(zhǔn)則中也包括了這種鋼。
產(chǎn)品形狀
實(shí)際上，不銹鋼是以全標(biāo)準(zhǔn)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(xué)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(jìn)行拉絲等，以滿足設(shè)計(jì)人員對(duì)外觀的各種要求。
保持表面狀態(tài)是容易的。只需偶爾進(jìn)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(dāng)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(yīng)力腐蝕
應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）與腐蝕的綜合作用所引起的開裂稱為應(yīng)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(yīng)力腐蝕。當(dāng)含Ni量達(dá)到8%一10%時(shí)，奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕傾向性最大，繼續(xù)增加含Ni量至45~50%應(yīng)力腐蝕傾向逐漸減小，直至消失。
防止奧氏體不銹鋼應(yīng)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(yīng)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(duì)應(yīng)力腐蝕不敏感。當(dāng)初始的微細(xì)裂紋遇到鐵素體相后不再繼續(xù)擴(kuò)展，鐵素體含量應(yīng)在6%左右。
奧氏作不銹鋼的形變強(qiáng)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(xì)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(qiáng)度大力提高 ，尤其是在零下溫區(qū)軋制時(shí)，效果更為顯著。抗拉強(qiáng)度可達(dá) 2000 MPa以上。這是因?yàn)槌死渥饔不Ч�，還疊加了形變誘發(fā)M轉(zhuǎn)變。
奧氏作不銹鋼經(jīng)形變強(qiáng)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(diǎn)焊工藝、形變使應(yīng)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(shí)（如儀表零件中）應(yīng)予以考慮。
再結(jié)晶溫度隨形變量而改變，當(dāng)形變量為60%時(shí)，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(shí)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(yīng)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(huì)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(duì)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(jìn)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(shí)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(yīng)力處理。去應(yīng)力處理是消除鋼在冷加工或焊接后的殘余應(yīng)力的熱處理工藝一般加熱到300~350℃回火。對(duì)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(duì)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(yīng)力（消除焊接應(yīng)力取上限溫度），可以減輕晶間腐蝕傾向并提高鋼的應(yīng)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(chǔ)上，適當(dāng)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(hào)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(yīng)力腐蝕傾向性也較小。但由于含Cr量高，易形成σ相，使用時(shí)應(yīng)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?jǐn)?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(yīng)力腐蝕的能力。這類不銹鋼的國家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)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?jǐn)?shù)為11.5%~18.0%，但碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高可達(dá)0.6%。碳含量的增高，提高了鋼的強(qiáng)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(shí)又能提高其耐蝕性。這類鋼的焊接性較差。列入國家標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)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(dāng)?shù)逆嚕ㄦ嚨馁|(zhì)量分?jǐn)?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(chǔ)，在此基礎(chǔ)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(yīng)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(xué)性能，便于進(jìn)行機(jī)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(duì)溶液中含有氯離子（CL-）的介質(zhì)特別敏感，易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕。18-8型不銹鋼按其化學(xué)成分中碳含量的不同又分為三個(gè)等級(jí)：一般含碳量（Wc≤0.15%）低碳級(jí)
（Wc≤0.08%）和超低碳級(jí)（Wc≤0.03%）。例如我國國家標(biāo)準(zhǔn)中的1Cr18Ni9Ti、0Cr18Ni9、00Cr17Ni14M02三種鋼板分屬上面三個(gè)等級(jí)。世界許多國家都感到鎳儲(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)的鋼板牌號(hào)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?jǐn)?shù)小于10%的不銹鋼，是在奧氏體鋼基礎(chǔ)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(biāo)準(zhǔn)鋼板牌號(hào)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(diǎn)是在固溶或退火狀態(tài)時(shí)具有奧氏體加體積分?jǐn)?shù)為5%~20%的鐵素體組織。這種鋼經(jīng)過系列的熱處理或機(jī)械變形處理后奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，再通過時(shí)效析出硬化達(dá)到所需要的高強(qiáng)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(qiáng)度的材料在核工業(yè)、航空和航天工業(yè)中，得到應(yīng)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(dú)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(yīng)用中性能更好，一直在改進(jìn)現(xiàn)有的類型，而且，為了滿足高級(jí)建筑應(yīng)用的嚴(yán)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(jìn)，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。
