不锈钢基础知识

1、一、不锈钢基础知识1.1不锈钢的定义及特性定义：在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢，具有 美观的表面和良好的耐腐蚀性能，不必经过镀色等表面处理，而发挥其固有 的表面性能，使用于多方面的钢铁的一种，通常称为不锈钢（以不锈、耐蚀性 为主要特性，且铬含量至少为10.5%,碳含量最大不超过1.2%的钢）。不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜，这个膜隔离开与钢内侵入的氧气 起耐腐蚀的作用。保持不锈钢的耐腐蚀性，钢必须含有10.5%的铬。特性：耐腐蚀性能好，比普通钢长久耐用强度高耐高温氧化及强度高，因此能够抗火灾常温加工，即容易塑性加工不必表面处理，简便、维护简单 清洁，光洁度高 焊接性能好

2、1.2不锈钢的分类不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏 体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢 和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海 水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐 晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、 低温不锈钢、咼强度不锈钢等 等。a化学成分分类：Cr系列：铁素体系列、马氏体系列；Cr-Ni系列：奥氏体系列，异常系列，析出硬化系列。b.金相组织分类：奥氏体不锈钢铁素体不锈钢 马氏体不锈钢 双相不锈钢 沉淀硬化不锈钢1.3各元素对不锈钢性质的影

3、响和作用铬元素Cr:在不锈钢中其决定作用的元素。可提高不锈钢强度、硬 度、耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性，但同时会降低不锈钢的塑性和韧性。碳元素C:提高不锈钢强度，会降低耐腐蚀性。镍元素Ni :耐腐蚀材料，提高不锈钢强度同时保持良好的塑性及韧性，高 温下有防锈和耐热能力，是钢中组成奥氏体的元素。锰Mn和氮N:不锈钢中镍的替代元素。钼Mo和铜Cu:提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。钼可进一步改善不锈钢的大气耐腐蚀性，特别是含氯化物大气的腐蚀。钛Ti和铌Nb:防止晶间腐蚀。另外：硅Si:形成铁素体的元素，在一般不锈钢中为常存杂质元素。钻Co：提高硬度。硫S和硒Se：向不锈钢中加0. 20. 4%的硫，可提高

4、不锈钢的切削性能 却降低不锈钢的韧性和耐腐蚀性。1.4不锈钢的标示方法A. 用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份，用阿拉伯字母来 表示成份含量：女口：中国、俄国12CrNi3A;B. 固定位数数字来表示钢类系列或数字；如：美国、日本：300系、400系、200系;C. 用拉丁字母和顺序组成序号，只表示用途。a. 中国国标表示方法：根据GB/T钢铁产品牌号表示方法的规定，采用汉语拼音字母、化学 元素符号及阿拉伯数字组合的方式表示。碳含量：一般在牌号的头部用一位阿拉伯数字表示平均碳含量（以千分之几计）；平均碳含量小于千分之一 的用“0”表示；碳含量不大于0.03%的用“ 00”表示。合金元

5、素含量：平均合金元素含量小于1.50%时，牌号中仅标明元素，一般不标明含量；平均合 金元素含量为 1.5%-2.49%、2.50%-3.49%.22.50%-23.49%，.时，相应地标明2、3.13.。专门用途的不锈钢，在牌号头部加上代表该钢用途的代号。 举例：0Cr18Ni9、Y1Cr17（易切钢）。b. 美国（ASTM不锈钢牌号表示方法：美国钢铁牌号表示方法较多，不锈钢普遍采用 AISI牌号表示方法。目前，ASTM不锈钢标准主要采用 UNS（ Unifid Numbering System for Metals and Alloys金属与合金统一编号系统）和 AISI两种牌号表示方法，在

6、标准中对照 列出，今后将逐步过渡为UNS牌号系列。AISI :采用三位阿拉伯数字表示。第一位数字表示类别，第二、三位数字表 示顺序旦 第一位数字类别：2 : Cr-Ni-Mn 系；3 : Cr-Ni 系；4: Cr系；5:低Cr系;（6:沉淀硬化系）举例：201、304、403、504。UNS :由一个前缀字母和5个阿拉伯数字组合表示。不锈钢前缀字母为 S,第一位数字表示类别，后 四位数字表示顺序号。并且除表示类别的数字 1以外，前三位数字代表基本上 采用了 AISI的牌号表示方法。第一位数字类别：1 :沉淀硬化系；2 : Cr-Ni-Mn系；3 : Cr-Ni系；4 : Cr系；5 :低Cr

7、系。后两位数字一般为“00”，“ 03”表示超低碳，其他数字则用来表示主要化学成分相同而个别成 分稍有差异，或含有其他特殊合金元素。举例：S20100 S30400 S30403、530451。C.日本（JIS ）不锈钢牌号表示方法：日本JIS不锈钢材标准的牌号表示方法为SUS数字编号。根据AISI的牌号表示方法，即2 : Cr-Ni-Mn系；3 : Cr-日本独特的牌号，采用相类似的AISI 举例：SUS 201、SUS 304 SUS304J1.按照其中，S: steel , U: use, S: stainless ;数字编号基本采用美国 AISI 的牌号表示方法。Ni系；4 : Cr系

8、（6:沉淀硬化系）牌号在其后加JI、J2来表示。钢材的形状、用途和制造方法等，当需要用代号表示时，在牌号后面加上相 应的代号，如：B :棒材；CB冷加工棒材；HP热轧钢板；CP:冷轧钢板 ；HS热轧钢带；CS冷轧钢带；CSP弹簧用钢带；WR线材；Y :焊接用 线材；W:钢丝；WP弹簧用钢丝；WS冷镦用钢丝；HA热轧角钢；CA 冷轧角钢；TB:锅炉及热交换器用钢管；TPY配管用电焊大口径钢管；TP: 配 管用钢管；TPD 般配管用钢管。举例：SUS304-B SUS304-WRSUS304-HP 1.5各标准不锈钢的特性奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18%、Ni 8%1

9、0% C约0.1%时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8 N钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高 Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不 可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化。如加入S，Ca, Se, Te等元素，贝y具有良好的易切削性。此类钢除耐氧化性酸介质腐蚀外，如果含有 Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。此类钢中 的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni，就可显著提高其耐晶间腐蚀性能。高硅的 奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性。由于奥氏体不锈钢具有

10、全面的和良 好的综合性能，在各行各业中获得了广泛的应用。铁素体不锈钢在使用状态下以铁素体组织为主的不锈钢。含铬量在 11%30%具有体心立方晶体结构。这类钢一般不含镍，有时还含有少量的Mo、Ti、Nb等到元素，这类钢具导热系数大，膨胀系数小、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点 ，多用于制造耐大气、水蒸气、水及氧化性酸腐蚀的零部件。这类钢存在塑 性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。炉外精炼 技术（AOD或VOD）的应用可使碳、氮等间隙元素大大降低，因此使这类钢 获得广泛应用。奥氏体-铁素体双相不锈钢是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含C较低的情况下，Cr含量在18%2

11、8% Ni含量在3%10%有些钢还含有 Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等 合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性 、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还 保持有铁素体不锈钢的475C脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥 氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双 相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。马氏体不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢，通俗地说，是一类可硬化的 不锈钢。典型牌号为Cr13型，女口 2Cr13,3Cr13,4Cr1等。粹火后硬度较高，不同 回火温度具有不同强韧性组合，

12、主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器 械。根据化学成分的差异，马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢 两类。根据组织和强化机理的不同，还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥 氏体（或半马氏体）沉淀硬化不锈钢以及马氏体时效不锈钢等。沉淀硬化不锈钢：按其组织形态可分为三类：沉淀硬化半奥氏体型、沉淀硬化马氏体型和 沉淀硬化奥氏体型不锈钢。列入我国国家标准钢板牌号的有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4NI和0Cr15Ni7M02Al三种,是属于沉淀硬化半奥氏体型不锈钢。该 钢的组织特点是在固溶或退火状态时具有奥氏体加体积分数为5% 20%的铁素体组织。这种钢经过系列的热处理或机械变形处理后奥

13、氏体转变为马氏体， 再通过时效析出硬化达到所需要的高强度。这种钢有很好的成形性能和良好 的焊接性，可作为超高强度的材料在核工业、航空和航天工业中，得到应用。各种不锈钢的特性及用途'钢号特性fTO'30117Cr-7Ni-碳与304钢相比，Cr、Ni含量少，冷加丄时抗拉强度和硬度增 高，无磁性，但冷加工后有磁性。列车、航空器、传送带、车 辆、螺栓、弹簧、筛网奥 氏301L17Cr-7Ni-0.1N-低碳是在301钢基础上，降低 C含量，改善焊口的抗晶界腐蚀性; 通过添加N元素来弥补含C量降低引起的强度不足，保证钢的 强度。铁道车辆构架及外部装饰材料30418Cr-8Ni作为一种用

14、途广泛的钢，具有良好的耐蚀性、耐热性，低温强 度和机械特性；冲压、弯曲等热加工性好，无热处理硬化现象（无磁性，便用温茺-196 C800 C）o家丿廷用品（1、2类餐具、橱 柜、室内管线、热水器、锅 炉、浴缸），汽车配件（风挡 雨刷、消声器、模制品），医 疗器具，建材，化学，食品工 业，农业，船舶部件304L18Cr-8Ni-低碳作为低C的304钢，在一般状态下，其耐蚀性与304刚相似，但在焊接后或者消除应力后，其抗晶界腐蚀能力优秀；在未进 行热处理的情况下，亦能保持良好的耐蚀性，使用温度-196 C 800 °Co应用于抗晶界腐蚀性要求高的 化学、煤炭、石油产业的野外 露天机器，建

15、材耐热零件及热 处理有困难的零件。体 钢304Cu13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其型性，特别是拔丝性和抗时效裂纹性好，故可进行 复杂形状的产品成形；其耐腐蚀性与304相同。保温瓶、厨房洗涤槽、锅、 壶、保温饭盒、门把手、纺织 加工机器。304N118Cr-8Ni-N在304钢的基础上，减少了 S、Mn含量，添加N元素，防止塑 性降低，提高强度，减少钢材厚度。构件、路灯、贮水罐、水管304N2 18Cr-8Ni-N与304相比，添加了 N、Nb，为结构件用的高强度钢。构件、路灯、贮水罐31618Cr-12Ni-2.5Mo因添加Mo，故其耐蚀性、耐大气腐蚀性和高温强度特别好，可 在苛酷的条

16、件下使用；加工硬化性优（无磁性）。海水里用设备、化学、染料、 造纸、草酸、肥料等生产设 备；照像、食品工业、沿海地 区设施、绳索、CD杆、螺栓、 螺母316L18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳作为316钢种的低C系列，除与316钢有相同的特性外，其抗 晶界腐蚀性优。316钢的用途中，对抗晶界腐蚀 性有特别要求的产品32118Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀；适合于在430 C900 C温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包409L11.3Cr-0.17Ti-低 C、N因添加了 Ti元素，故其高温耐蚀性及高温强度较好。汽车排气管、热交换机、集装 箱等在焊接后不热处理的产

17、品。410L13Cr-低 C在410钢的基础上，降低了含 C量，其加工性，抗焊接变形， 耐高温氧化性优秀。机械构造用件，发动机排气 管，锅炉燃烧室，燃烧器。铁素铁 钢43016Cr作为铁素体钢的代表钢种，热膨胀率低，成形性及耐氧化性 优。耐热器具、燃烧器、家电产品 2 类餐具、厨房洗涤槽、外部装 饰材料、螺栓、螺母、CD杆、筛网430J1L18-Cr0.5Cu-Nb-低 C、N在430钢中，添加了 Cu、Nb等元素；其耐蚀性、成形性、焊 接性及耐高温氧化性良好。建筑外部装饰材料，汽车零 件，冷热水供给设备。436L18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr 低C、N耐热性、耐磨蚀性良好，因含有 Nb、

18、Zr元素，故其加工性，焊 接性优秀。洗衣机、汽车排气管、电子产 品、3层底的锅。马氏体钢41013Cr-低碳作为马氏体钢的代表钢，虽然强度高，但不适合于苛酷的腐蚀 环境下使用；其加工性好，依热处理面硬化（有磁性）。刀刃、机械零件、石油精练置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐 具（刀叉）。420J113Cr-0.2C淬火后硬度高，耐蚀性好（有磁性）。餐具（刀）、涡轮机叶片420J213Cr-0.3C淬火后，比420J1钢硬度升高（有磁性）。刀刃、管嘴、阀门、板尺、餐 具（剪刀、刃）。1.6不锈钢的生锈问题不锈钢具有抵抗大气氧化的能力-即不锈性，同时也具有在含酸、碱、 盐的介质中乃腐蚀的能力-即耐蚀性。但

19、其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本 身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。如304钢管，在干燥清洁的大气中，有绝对优良的抗锈蚀能力，但将它移到海滨地区，在含 有大量盐份的海雾中，很快就会生锈了；而 316钢管则表现良好。因此，不是 任何一种不锈钢，在任何环境下都能耐腐蚀，不生锈的。不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜（防护膜 ），防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种 原因，这种薄膜遭到了不断地破坏，空气或液体中氧原子就会不断渗入或金 属中铁原子不断地析离出来，形成疏松的氧化铁，金属表面也就受到不断地 锈蚀。这种表面膜受到破坏的形式很多

20、，日常生 活中多见的有如下几种：1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢间的冷凝水，将二者连成一个微电池，引发 了电化学反应，保护膜受到破坏，称之谓电化学腐蚀。2.不锈钢表面粘附有机物汁液（如瓜菜、面汤、痰等），在有水氧情况下, 构成有机酸，长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。3. 不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质（如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅 ），引起局部腐蚀。），遇冷4. 在有污染的空气中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气 凝水，形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化学腐蚀。以上情况均可造成不锈钢表面防护膜的破坏引发锈蚀。为确保金属表面

21、永久 光亮，不被锈蚀，建议：1.必须经常对装饰不锈钢表面进行清洁擦洗，去除附着物，消除引发修饰的 外界因素。2. 海滨地区要使用316材质不锈钢，316材质能抵抗海水腐蚀。3.市场上有些不锈钢管化学成分不能符合相应国家标准，达不到304材质要求。因此也会引起生锈，这就需要认真选择有信誉厂家的产品1.7各标准主要不锈钢钢号对照表口回EF®1禺疋币JE里團兰砰1目号新号（C7.1C ?3113UU3KS.EJIB1 ASC 财LICclTTfiniU13CrL7MtlF.Hi5rf9US£Uk201沏MHiMirHKiibRiTN"Z0I 2 ,2Ui2ICrlflT

22、 ir±f，N12Crl0MnSfNL5Tr2龙30G0iDSTS； 021 .<732W3ictmi.'j1 肚 F17KU7atjsnt301sniQDSTa3ni1 4319lacinnn301sn：4QUtLWETzJO6Crl9HxIOSUS?Cl430453040DST53041.4101OCrieiliS304304 j5aDCrL9tr3.1iC2SC-cl9iii.Lagmo-a3ML丹CK8L was30QL3D4L6OCrlONlSWPGcritiwj irmETDBtHlTi305ff歸PM斤1£Tf：；in411 .4j1SntMlC

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29、d42UJ242U'T2 !7ct neacci?strsWi440±4400；STS44ai冲4口盘440UL 11.8不锈钢的计算公式品种钢种密度计算公式钢管0Cr18Ni900Cr19Ni107.93米(Kg) = 0.02491t(D-t)SUS304SUS304LTP 304TP304L0Cr17Ni2Mo200Cr17Ni14Mo27.98米(Kg) = 0.02507t(D-t)SUS316SUS316LTP 316TP316L钢板0Cr18Ni900Cr19Ni107.93米 2( Kg )= 7.93tSUS304SUS304LTP 304TP304L0Cr

30、17Ni2Mo200Cr17Ni14Mo2SUS316SUS316L7.98米 2( Kg )= 7.98tTP 316TP316L0Cr18Ni900Cr19Ni10圆钢SUS304SUS304L7.93米(Kg )= 0.00623D X DTP 304TP304L0Cr17Ni2Mo200Cr17Ni14Mo27.98米(Kg )= 0.00627D X D二、不锈钢管知识2.1不锈钢管制作工艺流程£担Z+号A ln£pa(;tvn 屋An J叶氐I- *油涓烘千标识, be jrlang鼻*寺"期&工茗性蹴酬爲嘶 压试热无機检i肚燼lnelu4ih

31、9：llYdrati4 T *5 电 rt Mrr&wti開阮 TEUitiu?«ienjtSEd4v-C 卯|加T钿罡心-“:CeotennaHeating刪3£/mLT 二 CP】Q-Dfpzi|阴 £鹿A)Anno jling &fcf *De 珂 Ming吐,*不锈钢无缝钢管生产流程图穿孔今411 J© a:aM AT fc m7亠1 jT淹拔丿冷轧* mciuaffMr*ruftfig tt flnr«J) f成品热处理和精整Hid不锈钢管件生产工艺图2.2不锈钢管的分类及用途A不锈钢钢管的分类a、按生产方法分类：（1

32、）无缝管一一冷拔管、挤压管、冷轧管。（2）焊管：（a）按工艺分类一一气体保护焊管、电弧焊管、电阻焊管（高频、低频）（b） 按焊缝分一一直缝焊管、螺旋焊管。、按断面形状分类：（1）圆形钢管；（2）矩形管。、按壁厚分类一一薄壁钢管、厚壁钢管、按用途分类：（1）民用管分圆管、矩管、花管，一般用于装饰、建筑、结构等方面；（2）工业管：工业配管用钢管、一般配管用钢管（饮用水管）、机械 构造/流体输送管、锅炉热交换管、食品卫生管等。一般应用于工业的各个领 域如：石油化工、造纸、核能、食品、饮料、医药等行业对流体介质要求较高 管道。B、无缝钢管不锈钢无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。 a

33、.无缝钢管的制造工艺及流程：冶炼钢锭轧钢锯切剥皮穿孔退火酸洗上灰冷拔 切头酸洗入库b.无缝钢管的特点：从上面的工艺流程我们不难看出：其一、该产品的壁厚越厚，它就越具有经济性和实用性，壁厚越薄,它的加工成本就会大幅度的上升；其次、该产品 的工艺决定它的局限性，一般无缝钢管精度低：壁厚不均匀、管内外表光亮度 低、定尺成本高，且内外表还有麻点、黑点不易去除；其三、它的检测及整形 必须离线处理。因此，它在高压、高强度、机械结构用材方面体现了它的优越 性。C焊接钢管焊接钢管简称焊管，是用钢板或钢带经过机组和模具卷曲成型后焊接 制成的钢管。a. 钢板分条成型溶接感应光亮热处理内外焊道处理整形定径涡流检测激

34、光测径酸洗入库b. 焊接钢管的特点：从上面的工艺流程我们不难看出：其一、该产品是连续在线生产，壁厚越厚,机组及溶接设备的投资就越大，它就越不具有经济性和实用性。壁厚越薄 ,它的投入产出比就会相应下降；其次该产品的工艺决定它的优缺点，一般焊 接钢管精度高、壁厚均匀、管内外表光亮度高（钢板的表面等级决定的钢管表 面亮度）、可任意定尺。因此，它在高精度、中低压流体应用方面体现了它的 经济性及美观性。2.3不锈钢管壁厚公差选择表NPSDN0D常用标准0.61.01.62.54.06.08.0壁厚mm3/42026.670.070.110.180.280.450.670.8912533.400.090.

35、140.230.360.570.841.1111/43242.160.110.180.290.450.711.061.4011/24048.260.120.210.330.510.821.211.6125060.330.160.260.410.641.021.522.0138088.900.230.380.610.951.502.242.964100114.300.290.490.781.221.932.883.806150168.280.430.721.151.792.854.245.608200219.080.560.941.502.333.715.527.2910250273.050.7

36、01.171.872.914.626.879.0912300323.850.831.392.223.455.488.1510.7814350355.600.921.522.433.796.028.9511.8416400406.401.051.742.784.336.8810.2313.53外径尺寸和壁厚表 JIS B2311、B2312、B2313公称通径NominalPipe Size外径OutsideDiameter公称壁厚TNorminal Wall ThicknessrDNNPSDSGPSCHSCH1SCHSCHSCH3SCHSTDSCHSCHSCH8XSSCHSCHSCHSCHSC

37、HXXS5s0s1020040s140600s80100120140160151/221.72.81.72.12.82.82.83.73.73.74.87.5203/427.22.81.72.12.92.92.93.93.93.9_5.67.825134.03.21.72.83.43.43.44.54.54.5_6.49.13211/442.73.51.72.83.63.63.64.94.94.96.49.74011/248.63.51.72.83.73.73.75.15.15.1_7.110.250260.53.81.72.83.93.93.95.55.55.5_8.711.16521/27

38、6.34.22.13.05.25.25.27.07.07.09.514.080389.14.22.13.05.55.55.57.67.67.6_11.115.29031/2101.64.22.13.05.75.75.78.18.18.1_1004114.34.52.13.06.06.06.08.68.68.611.113.517.11255139.84.52.83.46.66.66.69.59.59.512.715.919.01506165.25.02.83.47.17.17.111.011.011.014.318.221.92008216.35.82.84.06.47.08.28.28.210.312.712.712.715.118.220.623.022.225010267.46.63.44.06.47.89.39.39.312.712.712.715.118.321.425.428.625.430012 :318.56.94.04.56.48.49.59.510.314.312.712.717.421.425.428.633.325.435014 :355.67.94.04.86.47.99.59.59.511.115.112.719.023.827.831.835.740016406.47.94.24.86.47.99.59.59.512.7