不锈钢有几百个钢种,性能各异。不锈钢目前常用的分类方法是按钢的组织结构特点和钢的化学成分特点或两者结合的方法来分类。如不锈钢分为:铁素体不锈钢奥氏体不锈钢马氏体不锈钢双相不锈钢沉淀硬化不锈钢或时效硬化型五大类(见图2-4、图2-5);或铬不锈钢和铬镍不锈钢两大类。





一、不锈钢的类别


1. 铁素体不锈钢(铁-铬合金)


  具有体心立方体晶体结构。它们具备不锈钢的耐腐蚀性能,但是有时很难焊接制作。它们有磁性,冷加工可使其轻微硬化。例如,S40900(409)含10.5%~11.7%Cr,S43000(430)含16%~18%Cr,基本元素是铁。用铁素体不锈钢制成的消费产品价格较低(如汽车的排气系统及装饰和扁平餐具等)。


2. 奥氏体不锈钢(铁-铬-镍、铁-铬-锰-镍合金)


  有些用于特殊用途的不锈钢也含有氮、铜、硅和其他元素。奥氏体不锈钢具有面心立方体晶体结构。为了获得这种结构,通过添加合金,主要是镍,还有锰和氮,抑制奥氏体/铁素体转化温度,使常温下奥氏体相呈稳定状态(见图2-3).这些合金在旧的AISI系统中属于200和300系列。它们一般情况下没有磁性,冷加工可使其显著硬化,具有优异的成形性和焊接性,与碳钢相比导热率低、强度高、热膨胀系数大。这种合金主要是S30400(304),18%~20%Cr,8%~10.5%Ni,其余的是铁。主要是指18-8不锈钢,这两个数字表示铬和镍的大致含量。它们的主要用途是各种类型的设备,包括工业产品生产和加工行业所用的容器和管材,建筑,公用设施,装饰及许多生活消费品,如:水池、清洗用的盆、厨具、锅和扁平餐桌用具等。需要焊接时,常用低碳钢种 S30403(304L)。


3. 马氏体不锈钢(铁-铬合金)


  马氏体不锈钢也是铁铬合金,但是碳含量和其他硬化剂的含量高于铁素体。它们有磁性、坚固、强度高但延展性不如奥氏体,热处理可使其硬化,不易焊接制作。典型的马氏体钢种如 S41000(410),11.5%~13.5%Cr,碳的最大含量为0.15%,其余成分是铁。常用来制作耐腐蚀轴承、刀剪、阀门和压缩机部件。


4. 双相不锈钢


  这种合金通常是铁-铬-镍合金,镍含量低于奥氏体钢,有些也可以含有钼或其他元素。具有奥氏体和铁素体的双相结构,与奥氏体钢相比有两大优点,即更能抗氯化物应力腐蚀断裂和机械性能更高。在正常操作温度仍保持良好韧性的情况下,双相不锈钢的屈服强度一般要高于2~3倍,抗拉强度要高出25%,其耐点蚀的能力优于或与316L相当,具有耐晶间腐蚀,耐风化和海水腐蚀性能,热膨胀系数与碳钢相似,与碳钢构成焊件内应力小。双相不锈钢主要用于化工、石油等行业,特别是需要耐氯化物应力腐蚀性能较好的环境中。


5. 沉淀硬化或时效硬化不锈钢


  主要是铁-铬-镍合金,其中还加有其他元素。它是在马氏体、奥氏体、双相钢的组织上经过热处理沉淀析出细小、弥散的硬化相,当这些细小硬化相出现时,会使晶格扭曲,使合金硬化或强化。S17400(17-4PH)常用的成分是15%~17.5%Cr,3%~5%Cu,0.15%~0.45%Cb,3%~5%Ni,其余为铁。这种合金常用于对强度和耐腐蚀性要求很高的环境下。有许多这类的钢种可以在软化或退火状态下进行成型加工,随后进行硬化或“时效”处理。这类不锈钢常用来作杆件、紧固件等,时效硬化不锈钢的最好用途之一是制作高尔夫球杆的头部。



二、不锈钢的命名


  早期的AISI系统将不锈钢合金按其晶体结构进行分类。但是,早期的分类方法不适合许多新钢种,因此,旧的命名正在被美国汽车工程师协会(SAE)和美国材料与试验学会(ASTM)的 UNS方法所替代。这种方法用6个字符给金属和合金一个特有的名称,它可以表示出材质。例如UNS牌号S30403替代AISI的304L.最后的两位数03表示可允许的最大碳含量。对其他合金,不同的数字可以表示其他参数值,并不是最后的数字都表示碳含量。在UNS牌号中,数字前面的字母适用于不同的合金等级,如S表示耐高温和耐腐蚀钢种(包括不锈钢)、阀门钢和铁基“超合金”,J表示铸钢(工具钢除外),N表示镍合金等。值得注意的是,一些国家可能使用不同的命名和牌号系统。例如,欧洲常用的是EN合金牌号系统。这种方法是用1.4301和1.4401分别代替S30400(304)和S31600(316)。