不锈钢基本知识要点.docx
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不锈钢基本知识要点
●不锈钢的基本知识
1、定义
不锈钢是不锈钢与耐酸钢的简称。
在冶金学和材料科学领域中，依据钢的主要性能特征，将含铬量大于12%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称做不锈钢。
通常对在大气、水蒸气和淡水等腐蚀性较弱的介质中不锈和耐腐蚀的钢种称不锈钢；对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称耐酸钢。
不锈钢的不锈性和耐蚀性是相对的，有条件的，实验表明，只有当基体中的含铬量≥12%后，钢才具有明显的抗锈性，但不是严格意义上的不锈。
2、常用牌号
200系列：
Cr系列、Ni系列、Mn系列
300系列：
Cr系列、Ni系列
400系列：
Cr系列
600系列：
高温强度合金系列
L：
低碳，如SUS316LJ：
日本独有的钢种，如SUS420J2
XM：
ASTM规格的专利钢种，如SUSXM27（00Cr27Mo）
N：
加入了氮，如SUS316N
SUS（STEELUSESTAINLESS）
SUH（STEELUSEHEATRESISTANT）（GB1220-92GB3280-92）
GB
JIS
GB
JIS
GB
JIS
0Cr13
SUS410S
1Cr17Ni2
SUS431
1Cr17Ni7
SUS301
1Cr13
SUS410
1Cr15
SUS429
1Cr17Ni8
SUS301J1
2Cr13
SUS420J1
1Cr17
SUS430
1Cr18Ni9
SUS302
3Cr13
SUS420J2
1Cr17Ni2
SUS431
0Cr18Ni9
SUS304
4Cr13
SUS420J2
00Cr19Ni10
SUS304L
0Cr17Ni12Mo2
SUS316
00Cr17Ni14Mo2
SUS316L
0Cr18Ni11Ti
SUS321
基体组织及性能：
SUS304SUS316SUS316L奥氏体，无磁性，加工硬化明显，但是冷加工变形后带有磁性，原因是冷加工过程中引发产生马氏体组织，变硬而且有磁性。
SUS430SUH409铁素体，有磁性，加工硬化不明显
SUS430J2出厂时为铁素体，用户需淬火为马氏体组织使用
铁素体加工硬化=位错引起的硬化
奥氏体加工硬化=位错引起的硬化+马氏体转变引起的硬化
（补充各钢种的加工硬化曲线）
SUS3047.93SUS4307.70SUS3167.98SUS420J27.75
●宝新产品介绍
1、宝新公司实物质量控制标准执行日本工业标准JISG4305-1999。
产品主要有SUS304、SUS430、SUS316、SUS316L、SUH409L，表面加工等级有2D、2B、NO.4、HL150#、HL180#、HL240#、HL320#。
厚度0.3mm～3.0mm,宽度从40mm～1320mm。
2、表面加工等级与工艺流程
表面等级
特征
加工工艺
2D
呈略具光泽的银白色
黑皮+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗
2B
呈光泽较佳的银白色，光泽度和平坦度比2D表面好
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+平整轧制
NO.4
具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
HL150#
呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹较粗
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
HL180#
呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比150#细
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
HL240#
呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比180细
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
HL320#
呈银灰色且具有连续发丝条纹，条纹比240#细
黑皮卷+退火喷丸酸洗+冷轧+退火酸洗+研磨抛光+平整轧制
3、JISG4305-1999标准对成分和机械性能的规定值
钢种
主要化学成分
主要机械性能
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
其它
屈服强度
抗拉强度
延伸率
硬度
%
%
%
%
%
%
%
%
N/mm2
%
HV
SUS304
≤0.08
≤
1.00
≤
2.00
≤
0.045
≤0.030
8.00
10.5
18.00
20.00
≥
205
≥
520
≥
40
≤
200
SUS430
≤0.12
≤
0.75
≤
1.00
≤
0.040
≤0.030
-
16.00
18.00
≥
205
≥
450
≥
22
≤
200
SUS316
≤0.08
≤
1.00
≤
2.00
≤
0.045
≤0.030
10.0
14.0
16.00
18.00
Mo
2.0-3.0
≥205
≥
520
≥
40
≤
200
SUS316L
≤0.03
≤
1.00
≤
2.00
≤
0.040
≤0.030
12.0
15.0
16.00
18.00
Mo
2.0-3.0
≥175
≥
480
≥
40
≤
200
SUS420J2
0.26
0.40
≤
1.00
≤
1.00
≤
0.040
≤0.030
-
12.00
14.00
≥
225
≥
540
≥
18
≤
247
SUH409L
≤0.03
≤
1.00
≤
1.00
≤
0.040
≤0.030
-
10.50
11.75
Ti
6xC%
≥
195
≥
360
≥
25
≤
170
4、宝新公司不锈钢化学成分与机械性能水平
钢种
主要化学成分
主要机械性能
C
Si
Mn
P
S
Ni
Cr
其它
屈服强度
抗拉强度
延伸率
硬度
%
%
%
%
%
%
%
%
N/mm2
%
HV
SUS304
0.06
±0.01
0.46
±0.04
0.79
±0.03
0.029
±0.003
0.008
±0.003
8.08
±0.04
18.23
±0.15
300
±45
670
±40
56
±10
170
±10
SUS430
0.07
±0.01
0.519
±0.04
0.309
±0.05
0.031
±0.003
0.005
±0.002
0.16
±0.05
16.16
±0.09
350
±50
510
±40
27
±4
168
±10
SUS316
0.05
±0.01
0.601
±0.004
1.154
±0.015
0.029
±0.001
0.001
±0.0005
10.08
±0.02
16.80
±0.09
312
±10
625
±18
55
±5
159
±5
SUS316L
0.02
±0.001
0.437
±0.04
1.285
±
0.10
0.029
±0.002
0.001
±0.0005
10.25
±0.43
16.90
±0.27
2.063
±0.023
245
±10
525
±15
52
±3
154
±4
SUS420J2
0.308
±0.02
0.473
±0.07
0.548
±0.017
0.033
±0.003
0.006
±0.001
0.115
±0.014
12.40
±0.07
350
±30
610
±10
25
±5
185
±5
SUH409L
0.006
±0.002
0.550
±0.03
0.19
±0.01
0.033
±0.002
0.001
±0.001
0.14
±
0.03
11.06
±0.03
0.021
±
0.001
241
±
10
410
±
10
36
±
2
130
±5
SUS304
特性：
用途广泛，具有良好的塑性、韧性、冷加工性，无热处理硬化现象，冷加工硬化倾向明显，在氧化性酸和大气、水、蒸汽等介质中耐蚀性好，焊接后有晶间腐蚀倾向，固溶态无磁性，冷加工后有磁性，使用温度-196～800℃。
用途：
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、医疗器具、建材、化学、食品工业、农业、船舶部件
SUS316
特性：
耐蚀性和高温强度特别好，可在苛刻的条件下使用，冷加工硬化倾向明显，固溶态无磁性，冷加工后有磁性
用途：
海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工业、沿海设施、螺栓、螺母
SUS316L
特性：
耐蚀性比SUS316好，高温强度稍差，可在苛刻的条件下使用，加工硬化性好，无磁性
用途：
海水用设备、化学、染料、造纸、草酸、肥料等生产设备、照相、食品工业、沿海设施、螺栓、螺母
SUS430
特性：
热膨胀率低，具有较好的成型性，在大气、水蒸气等弱介质中具有不锈性，但当介质中含有较高CL-时不锈性显不足，在氧化性酸溶液中有良好的耐蚀性。
用途：
生产硝酸、硝铵的化工设备，如吸收塔、热交换器、酸槽、输送管道、贮槽等，耐热器具、燃烧器、家电产品、2类餐具、厨房洗涤槽
SUS420J2
特性：
淬火硬度高，可焊性差
（补充淬火特性曲线）
用途：
刀具、螺栓、阀门、轴承、弹簧、板尺、餐具
SUH409L
特性：
加工性能、焊接性能良好，高温抗氧化性能良好，能够承受的温度范围从室温直到575C
用途：
广泛用于汽车尾气排气系统
5、JISG4305-1999标准中钢带厚度允许偏差（单位：
毫米）
厚度
宽度
w＜1250
1250≤w＜1600
0.30≤t＜0.60
0.60≤t＜0.80
0.80≤t＜1.00
1.00≤t＜1.25
1.25≤t＜1.60
1.60≤t＜2.00
2.00≤t＜2.50
2.50≤t＜3.15
±0.05
±0.07
±0.09
±0.10
±0.12
±0.15
±0.17
±0.22
±0.08
±0.09
±0.10
±0.12
±0.15
±0.17
±0.20
±0.25
直接生产厂家青睐宝新产品，贸易商对宝新产品公差的反映主要是不同产品之间的公差不稳定，经常存在小负公差。
造成公差不稳的原因是宝新公司曾经实行过多个内部控制标准。
宝新公司准备进行交货公差修订，分成两段，互不包含，增加公差的稳定性。
6、钢板宽度允许偏差（单位：
毫米）
标准
长度
l≤3500
3500＜l≤6000
JISG4305-1991
0～+5
0～+15
宝新水平
0～+2
0～+2
7、钢带宽度的允许偏差（单位：
毫米）
标准
宽度
l＜400
400≤l＜630
630≤l＜1000
1000≤l＜1524
JISG4305-1991
0～+5
0～+5
0～+5
0～+5
宝新水平
0～+2
0～+2
0～+2
0～+2
8、钢板长度的允许偏差（单位：
毫米）
标准
长度
l≤3500
3500＜l≤6000
JISG4305-1991
0～+10
0～+15
宝新水平
0～+5
0～+5
9、JISG4305-1999标准中钢板不平度的允许偏差（单位：
毫米）
宽度
长度
JIS标准
宝新水平
w≤1000
l≤2000
l＞2000
≤15
≤20
≤3
≤6
w＞1000
l≤2000
l＞2000
≤20
≤20
≤6
≤6
●外观判定方法
JIS标准规定：
由于卷带产品中无法切除有害缺陷，因此其中允许夹带部分缺陷。
宝新公司现行标准中规定：
合格品标准：
合格品比例≥80%，废品比例≤5%。
二级品标准：
合格品比例≥60%，废品比例≤15%。
分类
名称
程度
允许量（1m2范围内）
说明
合格品
二级品
废品
线
状
缺
陷
线状的缺陷：
鳞状折叠
划伤
擦伤
滑移
带状辊印
裂纹
极小
1/2小
小
中
大
特大A
特大B
允许有
允许有
允许有
500mm以下
200mm以下
100mm以下
不能有
允许有
允许有
允许有
合格部分≥60%
包括特大在内
800mm以下
包括特大在内
800mm以下
包括特大在内
800mm以下
允
许
有
1/2小：
用#1000砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。
小：
用#400砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。
中：
用#150砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。
大：
用#80砂皮打磨50次可除去缺陷的钢板。
特大A：
超过大且缺陷宽度在3mm以下。
特大B：
缺陷宽度超过3mm钢板。
表面裂纹
不允许有
反面允许在10点以内
允
许
有
*长度在10MM以下，并且发生在反面对表面无影响的钢板，但是，它仅适用于二级品产品。
另外，对于#1000砂皮打磨3次便能除去凸起的缺陷，则不认为是具有凸起缺陷的钢板。
鼓起
点
状
缺
陷
点蚀：
表面有点状的腐蚀
极小
小
中
大
特大
允许有
10个以下
不能有
不能有
不能有
允许有
30个以下
*背面允许有
允许有10点
不能有
允
许
有
极小：
用#1000砂皮打磨50次便可去除缺陷的钢板。
小：
用#400砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。
中：
用#150砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。
大：
用#80砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。
特大：
超过大缺陷的钢板。
*长度在10mm以下，且发生在反面，并且对表面无影响，仅适用于二级产品。
点状的缺陷：
氧化皮
点状凹陷
辊印
振痕
压入
滑移
极小
1/2小
小
中
大
特大A
特大B
特大C
允许有
允许有
允许有
20个以下
5个以下
2个以下
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
允
许
有
极小：
在1mm以下用#1000砂皮打磨10次便可去除缺陷的钢板。
*用#80砂皮打磨50次无法除去缺陷的钢板，或对另一面有影响的钢板，或者经研磨加工的产品，在经研磨之后凹陷部位的缺陷不能磨去而残留这些缺陷的产品。
**供出口：
用#150砂皮打磨50次便能除去缺陷。
供国内：
用#80砂皮打磨50次便能除去缺陷。
但是，对表面有影响的缺陷，则按常规判定为“大”缺陷。
异物压入：
压痕
撞痕
压入
小
中
大
特大A
特大B
特大C
允许有
20个以下
5个以下
2个以下
不能有
不能有
允许有
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
合格部分60%
允
许
有
小：
7mm以下
中：
10mm以下
大：
15MM以下
特大A：
20mm以下
特大B：
30mm以下
特大C：
超过30mm
表
面
缺
陷
精加工不均：
脏污
酸洗不良
油花纹
振动花纹
研磨不良
小
中
大
特大
允许有
允许有
允许有
20%以下
允许有
允许有
允许有
30%以下
允
许
有
小：
认出与样品那样的色相相比的差异相当轻微。
中：
能发觉样品那样的色相差异。
大：
能明确地认定样品那样的色相差异。
特大：
超过“大”缺陷的钢板。
抛光性不良：
表面粗糙
研磨痕迹残留
用#220砂皮打磨50次均匀进行加工的钢板
用#150砂皮打磨50次均匀进行加工的钢板
允
许
有
小：
与样品的色相相比差异相当轻微。
中：
能发觉样品那样的色相差异。
大：
能明确地认定样品那样的色相差异。
特大：
超过“大”缺陷的钢板。
表面粗糙：
抛丸痕迹残留
表面粗糙
极小
小
中
大
特大
无规定
无规定
无规定
无规定
20%以下
无规定但对背面有影响的表面粗糙在50%以下
允
许
有
极小：
用#400砂皮打磨50次便可除去的缺陷
小：
用#240砂皮打磨50次便可除去的缺陷
中：
用#150砂皮打磨50次便可除去的缺陷
大：
用#80砂皮打磨50次便可除去的缺陷
特大：
用#80砂皮打磨50次不可除去的缺陷
小皱纹密集：
皱纹B
利辛皱纹
小
中
大
特大
允许有
允许有
允许有
20%以下
允许有
允许有
允许有
50%以下
允
许
有
小：
很轻微，用#400砂皮打磨50次便可除去缺陷的钢板。
中：
被认为明显，用#150砂皮打磨50次使可去除缺陷的钢板。
大：
可感觉有触感，用#80砂皮打磨50次便可去除缺陷的钢板。
特大：
超过大的缺陷范围的钢板。
形
状
缺
陷
振动痕迹
小
中
大
特大
允许有
允许有
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
不能有
允
许
有
小：
按样品目测可认定，但触感不明显。
中：
按样品目测可明确地认定，并且具有触感。
大：
与样品对比，具有较强的触感。
特大：
超过“大”缺陷以上的钢板。
轧辊停辊痕迹
小
中
大
特大
2处以下
2处以下
不能有
不能有
合格部分50%
合格部分50%
合格部分50%
不能有
允
许
有
小：
按样品目测可认定，但触感不明显。
中：
按样品目测可明确地认定，并且具有触感。
大：
与样品对比，具有较强的触感。
特大：
超过“大”缺陷以上的钢板。
浪形：
边浪
中浪
单侧条形浪
极小
小
中
大
特大
允许有
允许有
不能有
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
不能有
不能有
允
许
有
极小：
H/W=0.5/100以下
小：
H/W=1/100以下
中：
H/W=2/100以下
大：
H/W=3/100以下
特大：
H/W=3/100以上
边
部
缺
陷
边部的打痕
边部切缺
小
中
大
2处以下
不能有
无
允许有
允许有
允许有
允
许
有
小：
边部切缺状（包括打痕）1mm以下。
中：
边部切缺状（包括打痕）2mm以下。
大：
超过2mm钢板。
（注）非剪切产品，只要保证合同宽度，则无规定。
剪边不良
小
中
大
特大
允许有
允许有
不能有
不能有
允许有
允许有
允许有
合格部分50%
允
许
有
小：
按样品的钢板。
中：
按样品的钢板。
大：
按样品的钢板。
特大：
大缺陷以上的钢板。
●焊接性能
典型不锈钢的物理常数
钢种
组织
电阻系数
（20℃）
μΩ/cm
导热系数
（100℃）
热膨胀系数
（0～1000℃）
×10-6
融化温度范围
（℃）
304
A
72
0.050
20.1
1400～1450
321
A
72
0.052
20.1
1400～1427
316
A
74
0.050
20.0
1376～1400
430
F
60
0.062
13.1
1482～1510
420
M
57
0.059
13.7
1482～1532
低碳钢
17
0.144
14.8
1492～1520
不锈钢的焊接特性：
①引起焊区变形不均和晶粒粗大，不锈钢的电阻系数远大于低碳钢，在焊接时焊条及焊接区的母材都比较容易被加热而融化，同时熔区周围的基体过热。
②引起热裂纹，不锈钢的线膨胀系数大，导热系数小，热量不易传递，焊接时熔深大，焊接加热使结构膨胀，冷却时产生较大的收缩变形和拉应力。
不锈钢焊接加工过程后，在焊接热影响区内容易引发晶间腐蚀。
现象和识别：
产生晶间腐蚀的设备或制品，其尺寸和外形几乎没有任何变化，从外部难以发现腐蚀的迹象，仍具有明显的金属光泽，取样检查可以发现，腐蚀部位的塑性和强度已严重丧失，冷弯时出现裂纹、脆断，腐蚀部位落地无金属声。
钢的晶界由于受腐蚀变宽。
原因是出厂态的不锈钢是碳的过饱和固溶体，不锈钢焊接加工过程中，在焊接热影响区内，在敏化温度（450℃—850℃）区间，碳向晶界扩散，并与基体中的铬形成碳化物Cr
C6（含Cr量非常高，常达90%以上），Cr23C6很快在晶界形成，使晶界成网状，基体中大量的铬集中到Cr23C6中，由于焊接时间短，远处的铬来不及向这里扩散，造成焊缝区域基体局部贫铬，难以钝化，耐蚀性明显下降，于是在相应的腐蚀环境中优先被腐蚀。
（图解晶间腐蚀）
防范措施：
①不锈钢的焊接规范要小于低碳钢，电流量约为低碳钢的80%。
②尽可能使用较快的焊接速度，目的是减少热影响区宽度，缩短焊缝在敏化温度区间的停留时间，使焊缝处于一次稳定状态，以及细化焊缝组织。
焊接时要选择合适的焊接材料、保护气氛。
焊丝的化学成分对焊缝部位的耐蚀性有重要影响，焊条应具有与母材相同的化学成分，这样可以使焊缝金属与母材具有相似的化学成分，一般被认为可以实现最佳的耐腐蚀性。
SUS304采用奥002焊条。
材料的表面必修在焊接之前进行清理，焊接之后去除焊渣。
原因是不锈钢表面的惰性氧化膜赋予不锈钢以耐蚀性，但这层氧化膜非常薄，容易被加热、焊接、轧制、压力加工和其它加工程序所破坏。
如果不锈钢表面被划伤，更多的铬会暴露出来，它和氧反应使钝化层重新形成。
然而，如果有碳素钢粒子或其它异物嵌入划痕，钝化层就不能恢复，金属受潮或暴露在腐蚀性环境中时会被腐蚀。
当进行焊接或热处理时，会产生复合氧化层，不锈钢基体表面覆盖了氧化物，阻止形成钝化层，为了重新形成钝化层，必须彻底清除这些复合氧化层。
清理时应使用不锈钢刷，而对于根部和层间焊缝的打磨，则需用专用的磨石。
焊接工艺简介
1、TIG焊接：
钨极惰性气体保护电弧焊接
MIG焊接：
带金属焊丝的惰性气体保护电弧焊接
闪光焊：
用高频电流产生弧光冲击焊接部位进行焊接
微等离子焊接：
TIG工艺的发展，可达到25000℃的温度。
等离子电弧在非常高的温度下会产生收缩，同时电弧在水冷喷嘴中燃烧会再次收缩形成一个很细的电弧束，当这个高度收缩的电弧束传递到工件上时，会聚的热量产生较轻的变形、较高的焊接速度以及比之于TIG焊接法更高的生产率。
焊接方式对比：
种类
TIG
MIG
闪光焊
微等离子焊
焊接速度
慢
较快
快
最快
热影响区
大
大
小
最小
电极消耗
不消耗
消耗
不消耗
不消耗
焊缝外观
好
好
差
好
适用材料
各钢种
各钢种
Ni系
各钢种
适用厚度
各厚度
各厚度
3.0毫米以上
1.0毫米以下
保护气体
Ar
Ar
无
无
●耐腐
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