不锈钢材料最早由英国科学家布雷尔利在1913年研制成功,因此,布雷尔利也被誉为“不锈钢之父”。不锈钢不但具有抵抗大气氧化的能力,同时也具有耐酸类、碱类介质腐蚀的性能,因此,被广泛应用于军事、航天、化工、医疗、建筑、食品机械等领域。经过100多年的发展,不锈钢种类越来越多。不锈钢类型按照结构组织来分,包括马氏体不锈钢、铁素体型不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢和含碳量低于50%的高合金钢。根据化学成分,不锈钢又可分为Cr系、Cr-Ni系、Cr-Mn-Ni系、耐热铬合金钢及析出硬化系。目前,我国不锈钢材料主要以Cr-Ni系(300系)、Cr系(400系)、Cr-Mn-Ni系(200系)为主,也是应用最广泛的三个系列,其主要化学成分、结构组织、主要牌号如表1-1所示。


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 近年来,我国不锈钢产量和消耗量逐年提高,已成为不锈钢产量和消耗量大国。根据国际不锈钢论坛发布的数据,2019年我国不锈钢产量达到2940万吨,占全球年产量的56.3%;而在2005年,我国产量只占全球产量的13%.根据中华人民共和国工业和信息化部的统计数据,2011-2018年我国不锈钢产量的变化情况如图1-1所示,图1-2给出了2011-2018年我国不锈钢表观消费量情况。


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  图1-3是2019年我国不锈钢行业产量结构。从图1-3可以看出,在4个系列中,300系的奥氏体不锈钢产量最大,占了不锈钢总产量的45.90%,其中牌号304系列的产品最为常见。304是美国的表示方法,对应国内的牌号是06Cr19Ni10,数字代码为S30408不锈钢。


  奥氏体不锈钢之所以被广泛应用,除了其良好的耐腐蚀性,还具有良好的耐热性、耐高低温性以及焊接性能等,尤其在石油、化工、核电、蒸汽发电、食品加工等行业中应用最为广泛。美国杜邦化工调查发现,1968-1971年压力容器及设备90%以上是不锈钢制成的。然而,不锈钢的耐腐蚀不是绝对的,例如卤素离子是奥氏体不锈钢的“天敌”,在一定条件下,低氯离子含量的环境也容易引起局部腐蚀。文献收集的400件腐蚀案例中,不锈钢材料的腐蚀案例占到总数的五分之二还要多,国内压力设备失效案例中,应力腐蚀失效在不锈钢材料各种腐蚀失效模式中所占比例超过了50%,其次是点蚀、缝隙腐蚀以及晶间腐蚀。各腐蚀类型及所占比例如图1-4所示。


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