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正规不锈钢与杂牌不锈钢的区别北京建昌-陈宏林2015年6月22日一、概述随着社会的不断发展,不锈钢产业已经越来越接触到人们的生活。例如我们用的厨具,我们住的房子,我们乘坐的交通工具,我们使用的各种生产生活用品等等,都会接触到不锈钢。那么什么是不锈钢呢?他是如何生产出来的?不锈钢有几种分类?为什么会有这么多的分类?他们分别用在哪些领域?他们都有什么不同?我们为什么要知道这么多为什么?下面以我本人了解的一些知识给大家做一下简单的介绍。二、不锈钢的定义在1910年代,发现普通碳钢中添加12%铬时具有抗腐蚀及抗氧化的特性。一般定义,在腐蚀环境下,至少需要含12%铬才能成为不锈钢。铬的存在可在金属表面形成连续且致密的氧化膜,此氧化膜可隔绝金属与外在环境的接触,所以具有抗腐蚀及抗氧化的功用。不锈钢为什么也生锈?当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点)的时候,人们大感惊奇:认为“不锈钢是不生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出现了问题”。其实,这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法。不锈钢在一定的条件下也会生锈的。
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,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。
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),遇冷凝水,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。所以,为确保金属表面永久光亮,不被锈蚀,我们建议:
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,这就需要用户认真选择有信誉厂家的产品。人们常以为磁铁吸附不锈钢材,验证其优劣和真伪,不吸无磁,认为是好的,货真价实;吸者有磁性,则认为是冒牌假货。其实,这是一种极其片面的、不切实的错误的辨别方法。
不锈钢的种类繁多,常温下按组织结构可分为几类:
1.奥氏体型:如304、321、316、310等;
2.马氏体或铁素体型:如430、420、410等;
奥氏体型是无磁或弱磁性,马氏体或铁素体是有磁性的。
通常用作装饰管板的不锈钢多数是奥氏体型的304材质,一般来讲是无磁或弱磁的,但因冶炼造成化学成分波动或加工状态不同也可能出现磁性,但这不能认为是冒牌或不合格,这是什么原因呢?
上面提到奥氏体是无磁或弱磁性,而马氏体或铁素体是带磁性的,由于冶炼时成分偏析或热处理不当,会造成奥氏体304不锈钢中少量马氏体或铁素体组织。这样,304不锈钢中就会带有微弱的磁性。
另外,304不锈钢经过冷加工,组织结构也会向马氏体转化,冷加工变形度越大,马氏体转化越多,钢的磁性也越大。如同一批号的钢带,生产Φ76管,无明显磁感,生产Φ9.5管。因泠弯变形较大磁感就明显一些,生产方矩形管因变形量比圆管大,特别是折角部分,变形更激烈磁性更明显。
要想完全消除上述原因造成的304钢的磁性,可通过高温固溶处理开恢复稳定奥氏体组织,从而消去磁性。
不锈钢表面损伤和夹带外来物的清洗
1、粉尘制作经常是在有粉尘的场地进行,空气中常带有许多粉尘,它们不断地落在设备表面。它们可以用水或碱性溶液去除掉。不过,有附着力的尘垢需要高压水或蒸气进行清理。
2、浮铁粉或嵌入的铁
在任何表面上,游离铁都会生锈并使不锈钢产生腐蚀。因此,必须清除。浮粉一般可随粉尘一起清除掉。有些粘着力很强,必须按嵌入的铁处理。除粉尘外,表面铁的来源很多,其中包括用普通碳钢钢丝刷清理和用以前在普碳钢,低合金钢或铸铁件上使用过的砂子、玻璃珠或其它磨料进行喷丸处理,或在不锈钢部件及设备附近对前面提到的非不锈钢制品进行修磨。在下料或吊装过程中如果不对不锈钢采取保护措施,钢丝绳、吊具和工作台面上的铁很容易嵌入或玷污表面。订货要求和制作后检查可以防止并发现游离铁的存在,ASTM标准A380[3]规定了检查不锈钢表面铁或钢微粒的铁锈试验法。当要求绝对不能有铁存在的时候,应该使用这种检验方法。如果结果令人满意,应用干净的纯水或硝酸对表面进行洗涤,直到深蓝色完全消失。正如标准A380[3]指出的如果铁锈试验溶液不能全部清除干净,不推荐在设备的工艺表面,即用来生产人类消费品的直接接触表面采用这种试验方法。比较简单的试验方法是在水中暴露12~24小时,检查是否有锈斑。这种试验灵敏性差,而且耗时。这些都是检测试验,不是清理方法。如果发现有铁存在,必须用后面介绍的化学和电化学的方法进行清理。
3、划痕为了防止工艺润滑剂或生成物和/或污物积留,必须对划痕和其它粗糙表面进行机械清理。
4、热回火色和其它氧化层如果在焊接或修磨过程中不锈钢在空气中被加热到一定的高温,焊缝两侧、焊缝的下表面和底部都会出现铬氧化物热回火色。热回火色比氧化保护膜薄,而且明显可见。颜色决定于厚度,可呈见彩虹色、蓝色、紫色到淡黄色和棕色。较厚的氧化物一般为黑色。它是由于在高温或长时间在较高度下停留所致。当出现任何一种这类氧化层时,金属表面的铬含量都会降低,造成这些区域的耐腐蚀性降低。在这种情况下,不仅要消除热回火色和其它氧化层,还应对它们下面的贫铬金属层进行清理。
5、锈斑制作前或制作过程中有时会看到不锈钢产品或设备上生锈,这说明表面受到严重污染。设备投入使用前必须把锈清除掉,彻底清理过的表面应通过铁试验和/或水试验进行检验。
6、粗糙的研磨和机加工研磨和机加工都会造成表面粗糙,留有凹槽,重叠和毛刺等缺陷。每种缺陷也可能使金属表面损伤到一定深度,以至于受损伤的金属表面无法通过酸洗,电抛光或喷丸等方法清理掉。粗糙表面能够成为发生腐蚀和沉积生成物的发源地,重焊前清理焊缝缺陷或清除多余的焊缝加强高都不能用粗磨进行研磨。对后一种情况,应再用细磨料研磨。
7、焊接引弧斑痕
焊工在金属表面引弧时,会造成表面粗糙缺陷。保护膜受损,留下潜在的腐蚀源。焊工应在已经焊好的焊道上或在焊缝接头的侧边引弧。然后将引弧痕迹熔入焊缝中。
8、焊接飞溅
焊接飞溅与焊接工艺有很大关系。例如:GTAM(气体保护钨极电弧焊)或TIG(惰性气体保护钨极焊)没有飞溅。但是,采用GMAW(气体保护金属电弧焊)和FCAW(带焊剂芯的电弧焊)两种焊接工艺时如果焊接参数使用不当会造成大量飞溅。出现这种情况时,必须调整参数。如果要解决焊接飞溅的问题,焊接前应在接头的每一边涂上防溅剂,这样可以消除飞溅物的附着力。焊完后可以很容易地将这种防溅剂及各种飞溅物清理掉,可不损伤表面或带来轻微损伤。
9、焊剂利用焊剂进行焊接的工艺有手工焊,带焊剂芯电弧焊和埋弧焊,这些焊接工艺都会在表面留下细小的焊剂颗粒,普通的清理方法无法将它们清除掉。这此颗粒将是缝隙腐蚀的腐蚀源,必须采用机械清理方法去除这些残留焊剂。
10、焊接缺陷焊接缺陷如:咬边、未焊透、密集气孔和裂纹不仅降低接头的牢固性,而且还会成为缝隙腐蚀的腐蚀源。改善这种结果进行清理操作时,它们还会夹带固体颗粒。这些缺陷可通过重新焊接或修磨后重焊进行修补。
11、油和油脂
有机物质如:油,油脂甚至指印都会成为局部腐蚀的腐蚀源。由于这些物质能起屏障作用,它们会影响化学和电化学清理效果,因而必须彻底清理掉。ASTMA380有一种简单的断水(WATERBREAK)试验检测有机污染物。试验时,从垂直表面的顶部浇下水,在向下流的过程中水会沿着有机物质的周围分开。熔剂和/或酸性化学清洗剂可清除油迹和油脂。
12、残余粘合剂撕掉胶带和保护纸时,粘合剂总有一部分残留在不锈钢表面。如果粘全剂还没硬,可以用有机熔剂去除。但是,当曝露在光和/或空气中时,粘全剂变硬,形成缝隙腐蚀的腐蚀源。然后需要用细磨料进行机械清理。
13、油漆、粉笔和标记笔印这些污染物的影响与油和油脂的影响相似。建议用干净的刷子和干净的水或碱性清洗剂进行洗涤,也可以使用高压水或蒸汽冲洗。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。三、不锈钢生产流程不锈钢制造设备简介工程名主要特点电弧炉(EAF)ElectricArcFurnace主原料的合金铁(铬铁、镍铁)中加入一般钢进行适当混合后,在电炉里靠电弧产生的热进行熔炼精炼炉A.O.D或V.O.D在电炉里熔炼的不锈钢水里辊入精炼剂除氧,吹进惰性气体-氩气,降低碳及硫的含量,同时调节化学成分连铸
ContingCasting在精炼炉里精炼的不锈钢水,生略铸锭块的工程,直接制造扁坯的设备加热炉
Furnace把扁坯(毛坯)加热到热轧温度的设备粗轧炉
RoughHotRolling加热炉加热过的毛坯(扁坯)经过一次热轧生产型板的设备精轧机FinishHotRolling经过一次热轧过的型不锈钢型板,再次进行轧制,形成热轧卷及控制量终厚度的设备连续退火酸洗H-APLAnnealing&PicklingLing通过退火,消除因热轧而产生的热轧应力及恢复正常金属组织,以酸洗掉热轧时产生的杂物,并制成最终热轧卷的地方连续退火酸洗(APL)Annealing&PicklingLine在冷轧中发生的不锈钢内部组织,通过热处理恢复常态,同时在热处理过程中发生的高温氧化物,为了保持不锈钢的固有表面而再次进行酸洗去掉高温氧化物的工程(工序)。本机组为美国FATA公司设备,机组全长为299.89m,设有无明火预热段、预热段、加热段和均热段共四段退火炉,设有中性盐硫酸钠电解酸洗,从而进行硝酸、氢氟酸的混合酸洗段,从而可以最终保证带钢表面的光洁度平整机组(SPM)SkinPassMill在冷轧后经热处理的制品以极少的压下量来轧制的工序,其目的是为了得到制品的机械性能的改善提高和核正,以及为了得到金属光泽的设备表面研磨机组(CPL)CoilPolishingLing依用户要求表面状态进行最终表面研磨的加工工程ZPSS公司生产No.2D、No.2B、No.3、No.4、HL等表面的产品纵剪机组(STL)SlittingLing在前工程中加工完了的制品,按照用户的要求所定的长度、宽度剪段的工程。本工程可剪切规格为宽度45mm~1,000mm之间横剪机组(SCL)ShearingLing在前工程中加工完了的制品,按照用户的要求所定的长度、宽度剪段的工程。本工程可剪段规格为长度1,000mm~4,000mm之间的钢板、可分割重量不等的小钢卷26四、不锈钢分类及表示方法4.1按材质及金相组织分类4.2按表面品质分类钢号特性用途奥氏体钢301
17Cr-7Ni-低碳与304钢相比,Cr、Ni含量少,冷加工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、螺母、弹簧、筛网301L
17Cr-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304
18Cr-8Ni作为一种用途广泛的钢,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,使用温度-196℃~800℃)。家庭用品(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304L
18Cr-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℃~800℃。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,建材耐热零件及热处理有困难的零件304Cu
13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其成型性,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。304N1
18Cr-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316
18Cr-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316L
18Cr-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。321
18Cr-9Ni-Ti在304钢中添加Ti元素来防止晶界腐蚀;适合于在430℃-900℃温度下使用。航空器、排气管、锅炉汽包铁素体钢409L
11.3Cr-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品。410L
13Cr-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。430
16Cr作为铁素体钢的代表钢种,热膨胀率抵,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430J1L
18-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。436L
18Cr-1Mo-Ti、Nb、Zr低C、N耐热性、耐磨蚀性良好,因含有Nb、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410
13Cr-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、石油精练装置、螺栓、螺母、泵杆、1类餐具(刀叉)。420J1
13Cr-0.2C淬火后硬度高,耐蚀性好(有磁性)。餐具(刀)、涡轮机叶片。420J2
13Cr-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、刀)。不锈钢制造过程中常见表面的特征及处理方法表面特征制造法概要用途NO.1银白色,无光泽热轧到规定厚度,再经退火和除鳞的一种粗糙、无光表面不需要有表面光泽的用途NO.2D银白色冷轧后进行热处理和酸洗,有时在毛面辊进行最终的一道轻轧的一种无光表面加工2D产品用于对表面要求不严的用途,一般用材,深冲用材NO.2B光泽强于NO.2DNO.2D处理后,经过抛光辊进行最终一道轻度冷轧,以取得适当光泽。这是最常用的表面加工,该加工也可作为抛光的第一步。一般用材BA光亮如镜无标准,但通常是光亮退火的表面加工,表面反射性很高。建筑材料,厨房用具NO.3粗研磨将NO.2D和NO.2B材,用100~200#(单位)的砥粒研磨带,进行研磨建筑材料,厨房用具NO.4中间研磨将NO.2D和NO.2B材,用150~180#砥粒研磨带进行研磨而获得的抛光表面,这是通用的,有镜面反射的带有可见‘晶粒’的光亮表面同上NO.240细研磨将NO.2D和NO.2B材,用240#砥粒研磨带进行研削厨房用具NO.320极细研磨将NO.2D和NO.2B材,用320#砥粒研磨带进行研削同上NO.400光泽接近于BA将NO.2B材,用400#抛光轮进行研削一般用材,建筑用材,厨房用具HL发纹研磨适当粒子大小的研磨材料进行发纹研削(150~240#)其砥粒很多楼房,建筑用材NO.7接近于镜面研磨用600#回转抛光轮进行研磨美术用,装饰用NO.8镜面研磨镜子用抛光轮进行研磨反光镜,装饰用五、不锈钢之重量计算1、不锈钢材质及其比重(密度)理论重量计算公式
CalculationOFTheoreticWeight钢品理论重量
TheoreticWeight重量(kg)=厚度(mm)×宽(m)×长度(m)×密度值Weight(kg)=Thickness(mm)×width(m)×length(m)×density(g/cm3)密度density(g/cm3)钢种SteelGrade7.93201.202.301.302.304.304L.305.3217.98309S.310S.316.316L.3477.75405.410.4207.70409.430.4347.744437.85碳钢(CarbonSteel)1)平钢板
厚度×面积×比重=重量厚度×宽度×长度×比重=重量
例:
304
NO.1
3×1500×2000=1片
重量:3×1.5×2×7.93=71.37kg200015002、重量计算
(注意单位之统一性:mm×㎡×g/cm=kg)2、重量计算
(注意单位之统一性:mm×㎡×g/cm=kg)2)不锈钢焊管(外径-厚度)
×3.1416
×厚度(M)×长度(M)×比重简化公式:(外径-厚度)
×厚度(mm)×0.02491×长度(M)(比重为7.93)(外径-厚度)
×厚度(mm)×0.02507×长度(M)(比重为7.98)例:3042B114.3×2.0×6000=1支重量:(114.3-2)×2×0.02491×6=33.57kg3162B88.9×2.0×6000=1支重量:(88.9-2)×2×0.02507×6=13.07kg2、重量计算
(
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