科學選用不銹鋼 正確認識200系.doc

科學選用不銹鋼 正確認識200系不銹鋼大世界 時間: 2007-11-28 8:54:00 來源: 瀏覽: 10次 前 言 隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)快速增長，人民生活水平的不斷提高，我國不銹鋼的應用領域日益廣泛，消費量持續(xù)增長。不銹鋼表觀消費量由1991年的33萬噸增長到2006年的595萬噸，年均增長率達到20%。然而伴隨消費量的增長，我國不銹鋼市場出現(xiàn)了大量假冒偽劣200系不銹鋼產(chǎn)品，給國民經(jīng)濟和人民生活帶來嚴重負面影響。為了規(guī)范不銹鋼市場，維護消費者權益，我們在進行市場調研、走訪專業(yè)人士，并參閱有關資料后，編撰了不銹鋼的一般性基本知識，希望能對經(jīng)營者和消費者區(qū)分各種類型不銹鋼、辨識真假不銹鋼和正確選擇不銹鋼提供一些有益的幫助。由于水平所限，謬誤之處，敬請讀者指正。 編者 2007年11月 一、什么是不銹鋼 1、不銹鋼的定義 不銹鋼是不銹鋼和耐酸鋼的簡稱或統(tǒng)稱，是在空氣和淡水中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼。通俗地說，不銹鋼就是不容易生銹的鋼。不銹鋼的不銹性和耐蝕性是由于其表面上富鉻（Cr，本文中元素對應注解見附1）氧化膜（鈍化膜）的形成。這種不銹性和耐蝕性是相對的。試驗表明，鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中，其耐蝕性隨鋼中鉻含量的增加而提高，當鉻含量達到一定的百分比時，鋼的耐蝕性發(fā)生突變，即從易生銹到不易生銹，從不耐蝕到耐腐蝕。為了保持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，不銹鋼必須含有12%以上的鉻。 2、不銹鋼的分類 不銹鋼的分類方法有很多。l 按主要化學組成可分為鉻不銹鋼（俗稱400系）、鉻鎳不銹鋼、鉻鎳鉬不銹鋼（俗稱300系）、鉻錳氮不銹鋼（俗稱200系）l 按鋼的功能特點分類，如低溫不銹鋼、無磁不銹鋼、易切削不銹鋼，超塑性不銹鋼等。l 按金相組織分類為：鐵素體(F)型不銹鋼、馬氏體(M)型不銹鋼、奧氏體(A)型不銹鋼、奧氏體-鐵素體(A-F)型雙相不銹鋼、奧氏體-馬氏體(A-M)型雙相不銹鋼和沉淀硬化(PH)型不銹鋼。 以下是三種常見不銹鋼的主要性能比較：分類金相組織磁性強度耐蝕性加工性200系奧氏體無高一般較好300系奧氏體無較高好好400系鐵素體/馬氏體有中/高良一般 不銹鋼金相組織決定其是否具有磁性。其中鐵素體(F)型不銹鋼、馬氏體(M)型不銹鋼具有磁性；奧氏體(A)型不銹鋼無磁性。目前市場上將是否具有磁性將不銹鋼分為不銹鋼和“不銹鐵”是不科學的。 3、鉻與鎳在不銹鋼中作用l 鉻在不銹鋼中的決定作用l 每種不銹鋼都必須含有一定數(shù)量的鉻。迄今為止，還沒有不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加12%以上的鉻作為合金元素以后，鋼表面自動形成一種非常薄的無色、透明且非常光滑的一層富鉻的氧化物膜（即鈍化膜），這層膜的形成大大緩減了鋼的氧化。l 鎳與鉻配合在不銹鋼中發(fā)揮重要作用l 鎳在不銹鋼中的主要作用在于它改變了鋼的晶體結構。在不銹鋼中增加鎳的一個主要原因就是形成奧氏體晶體結構，從而改善和加強鉻的鈍化機理，其抗晶間腐蝕能力得到提高，同時如加工性、可焊接性和韌性等機械性能提高。即300系不銹鋼。然而，鎳并不是唯一的奧氏體形成元素，常見的奧氏體形成元素還有：碳、氮、錳、銅等。最著名的是下面的公式： 奧氏體形成能力=Ni%+30C%+30N%+0.5Mn%+0.25Cu% 所以，在不銹鋼中通過增加一定量錳、氮元素，也可以形成奧氏體不銹鋼，即200系不銹鋼。 雖然碳是一種較強的奧氏體形成元素，但是它不能被添加到耐腐蝕的不銹鋼中，因為在焊接后它會造成敏化腐蝕和隨后的晶間腐蝕問題。氮元素形成奧氏體的能力也是鎳的30倍，但由于溶解度問題，只能在不銹鋼中添加數(shù)量有限的氮。添加錳和銅會造成鋼材使用過程中的焊接問題。 4、不銹鋼的應用范圍 不銹鋼具有優(yōu)異的耐蝕性、成型性以及在很寬溫度范圍內(nèi)的強韌性等系列特點，所以在重工業(yè)、輕工業(yè)、生活用品行業(yè)以及建筑裝飾等行業(yè)中得到了廣泛應用，但在不同使用環(huán)境選擇不同的不銹鋼品種十分重要。 下表為主要不銹鋼鋼號的特性及其應用領域。鋼號特性用途300系301與304鋼相比，Cr、Ni含量少，冷加工時抗拉強度和硬度增高，無磁性，但冷加工后有磁性。列車、航空器、傳送帶、車輛、螺栓、螺母、彈簧、篩網(wǎng)301L 在301鋼基礎上，降低C含量，改善焊口的抗晶界腐蝕性；通過添加N元素來彌補含C量降低引起的強度不足，保證鋼的強度。鐵道車輛構架及外部裝飾材料304作為一種用途廣泛的鋼，具有良好的耐蝕性、耐熱性，低溫強度和機械特性；沖壓、彎曲等熱加工性好，無熱處理硬化現(xiàn)象（無磁性，使用溫度-196800）。醫(yī)療器具，建材，化學，船舶部件、汽車配件食品工業(yè)、家庭用品（餐具、櫥柜、室內(nèi)管線、熱水器、浴缸等），農(nóng)業(yè)300系304L 作為低C的304鋼，在一般狀態(tài)下，其耐蝕性與304剛相似，但在焊接后或者消除應力后，其抗晶界腐蝕能力優(yōu)秀；在未進行熱處理的情況下，亦能保持良好的耐蝕性，使用溫度-196800。應用于抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產(chǎn)業(yè)的野外露天機器，建材耐熱零件及熱處理有困難的零件316L 作為316鋼種的低C系列，除與316鋼有相同的特性外，其抗晶界腐蝕性優(yōu)。在含有氯離子腐蝕介質中，具有比304、304L更高的抗腐蝕能力。適用于海水淡化及水工業(yè)321在304鋼中添加Ti元素來防止晶界腐蝕；適合于在430-900溫度下使用。航空器、排氣管、鍋爐汽包400系409L 因添加了Ti元素，故其高溫耐蝕性及高溫強度較好。汽車排氣管、熱交換機、集裝箱等在焊接后不熱處理的產(chǎn)品。410L 在410鋼的基礎上，降低了含C量，其加工性，抗焊接變形，耐高溫氧化性優(yōu)秀。機械構造用件，發(fā)動機排氣管，鍋爐燃燒室，燃燒器。430作為鐵素體鋼的代表鋼種，熱膨脹率抵，成形性及耐氧化性優(yōu)。耐熱器具、燃燒器、家電產(chǎn)品、餐具、廚房洗滌槽、外部裝飾材料、螺栓、螺母、CD桿、篩網(wǎng)436L 耐熱性、耐磨蝕性良好，因含有鈮元素，故其加工性，焊接性優(yōu)秀。洗衣機、汽車排氣管、電子產(chǎn)品、3層底的鍋410作為馬氏體鋼的代表鋼，雖然強度高，但不適合于苛刻的腐蝕環(huán)境下使用；其加工性好。刀刃、機械零件、石油精練裝置、螺栓、螺母、泵桿、餐具（刀叉）。420J1淬火后硬度高，耐蝕性好餐具（刀）、渦輪機葉片420J2淬火后，比420J1鋼硬度升高刀刃、管嘴、閥門、板尺、餐具（剪刀、刀）200系201 （美標）與304鋼相比， Ni含量少，Mn含量高，無磁性，硬度強，耐腐蝕性差。照明設備、電信桿、汽車框架等干燥環(huán)境下普通用途。202 （美標）與201鋼相比，Mn含量高，無磁性，硬度強。耐腐蝕性差。照明設備、電信桿、汽車框架等普通用途。 二、對200系不銹鋼的認識 二戰(zhàn)時期，作為戰(zhàn)略物資的鎳各個國家都嚴格控制使用，為了解決鎳供應量嚴重不足的困境，美國首先開發(fā)出含鎳低的200系不銹鋼的產(chǎn)品，作為300系列產(chǎn)品的應急和補充。在特定的歷史條件下，該產(chǎn)品的開發(fā)和使用，其積極意義不言而喻。但隨著歐美國家對該產(chǎn)品的認識不斷提高，發(fā)現(xiàn)其性能具有很大的局限性，一直在有限的范圍內(nèi)使用，一般用于中性干燥環(huán)境中的結構支撐領域，如照明設備、電信桿、汽車框架等普通用途。在成熟的不銹鋼主要生產(chǎn)國和消費國中，其生產(chǎn)和消費約占不銹鋼總量的1%。 1、200系不銹鋼的特征 資料顯示，各個國家、各個企業(yè)生產(chǎn)的200系列不銹鋼牌號名稱各不相同。美國最初研制的201和202兩個牌號（具體化學成份見下表）的不銹鋼鋼種CMnPSSiCrNiN201(1Cr17Mn6Ni5N)0.155.5-7.50.060.03116-183.5-5.50.25202(1Cr18Mn8Ni5N)0.155.5-100.060.03116-193.5-5.50.25 含鎳量均在4%左右。國際標準ISO15510及中國國家標準均列有相近化學成份的牌號。在200系列的不銹鋼中，是用足夠的錳和氮來代替鎳，鎳的含量越低，所需要加入的錳和氮就越高，形成100%的奧氏體結構，因此200系不銹鋼具備奧氏體鋼的無磁特性。但由于抗晶間腐蝕和抗點腐蝕能力明顯低于300系不銹鋼，使用范圍具有局限性。 2、充斥國內(nèi)市場的假冒偽劣200系不銹鋼的特征 2001年開始，由國外某廠生產(chǎn)的鋼號為J1、J4的200系不銹鋼進入中國市場。由于近幾年鎳價居高不下，導致300系不銹鋼價格過高，價格相對便宜的200系不銹鋼產(chǎn)量大幅增加。由于該產(chǎn)品與300系不銹鋼產(chǎn)品同樣具有無磁特性，很容易與300系不銹鋼混淆，因而在消費領域中出現(xiàn)大量假冒300系不銹鋼的200系不銹鋼產(chǎn)品，為牟取暴利，國內(nèi)一些地方也趁機紛紛仿效生產(chǎn)質量更為低劣的類似于200系不銹鋼的“地條鋼”產(chǎn)品。目前國內(nèi)不銹鋼市場上流通的牌號為201、J4、202A、K-4、200、300等自稱“201”的產(chǎn)品，在國內(nèi)的流通量不斷增加，占到我國不銹鋼市場表觀消費的近四分之一左右。 最近，國家鋼鐵研究總院對在市場上采樣的此類產(chǎn)品進行了化學成分檢驗和點蝕性能檢驗，并與大企業(yè)生產(chǎn)的409L、439L、304進行了對比。結果顯示，在國內(nèi)市場上銷售的名稱為“201”的產(chǎn)品，成份都不符合國家或國際201的標準，國家和國際標準對200系不銹鋼的Cr含量規(guī)定為16%18%，但這些產(chǎn)品Cr含量都不到15%；鎳含量在國家和國際標準中規(guī)定為3.5%5.5%，這類產(chǎn)品的鎳含量都不到1%。且硫、銅等元素含量偏高，尤其對人體有害的元素錳、磷含量則更高。通過在中性氯化物(3.5%NaCl溶液)中的耐點蝕性能檢驗，這些產(chǎn)品的耐點蝕性能遠遠低于304和439L。因此，不銹鋼業(yè)界稱其為假冒偽劣200系。 在這些不符合標準的200系列不銹鋼中，由于不能加入足夠數(shù)量的錳和氮，為了形成100%的奧氏體結構（可實現(xiàn)無磁性），人為地減少了鉻的加入量，雖然使這類產(chǎn)品與300系(鉻鎳不銹鋼)產(chǎn)品同樣具有“無磁性”，但也必然導致不銹鋼抗腐蝕能力的下降，即為取得無磁性而降低了不銹鋼的主要特性耐蝕性。 三、假冒偽劣200系不銹鋼的危害 1、受利益驅動，以假亂真 假冒偽劣的200系與300系(鉻鎳不銹鋼)產(chǎn)品同屬“奧氏體”，同樣具有“無磁性”，但成本很低，一些不法經(jīng)營者為獲取暴利，利用廣大消費者對不銹鋼材料認識上的誤區(qū)，在流通經(jīng)營中大量假冒300系產(chǎn)品，由于假冒偽劣的200系不銹鋼產(chǎn)品在化學成分設計上存在嚴重缺陷，抗腐蝕等多項性能不達標，使廣大消費者蒙受了巨大損失，同時也干擾了正常的市場秩序。根據(jù)近幾年的市場調查顯示，這類產(chǎn)品投入使用后，在很短的時間內(nèi)就出現(xiàn)銹蝕，在廣東珠海市某住宅區(qū)、在山西某賓館、在上海磁懸浮車站等地，隨處可以看到嚴重銹蝕的護欄、水箱、路燈桿、電話亭等。給廣大的消費者帶來了極大的危害，嚴重損害了消費者利益，并且嚴重損害了不銹鋼產(chǎn)品在消費者心目中的形象（具體危害案例見附件2）。 2、假冒偽劣200系不銹鋼對人身健康的危害 科學實驗表明，錳元素一旦進入人體，可對神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌、生殖等多個系統(tǒng)造成不同程度的損害。目前市場上泛濫的這類假冒偽劣的200系不銹鋼材料，其金屬錳的含量是300系材料的4-5倍。更讓人們感到擔心的是這些高錳含量的劣質200系材料，已被大量應用于百姓日常生活用品中，如廚具、餐具等，會對人類的身體健康構成直接危害。 3、污染不銹鋼廢鋼的循環(huán)利用，造成自然資源的極大浪費。 眾所周知，不銹鋼歷來被稱為可百分之百可回收利用的“綠色產(chǎn)品”，不會造成環(huán)境污染，既是一種是環(huán)保產(chǎn)品，也是一種相對保值產(chǎn)品。 由于假冒200系列不銹鋼含磷較高，特別是來自某個國家的200系不銹鋼，據(jù)權威機構檢測，磷含量最大值分別達到0.075%和0.09%，是中國標準磷含量最大值的2-3倍，而不銹鋼中的磷含量又是在廢鋼回收利用中（再煉鋼）難以去除，尤其是一些利用感應電爐做熔化爐的不銹鋼煉鋼小企業(yè)，80%以上的原料來自不銹鋼廢鋼，長此以往循環(huán)下去，磷含量越累積越高，不銹鋼將成為不可回收利用的物資，由此給資源帶來的浪費是巨大的，對整個不銹鋼產(chǎn)業(yè)的打擊也是致命的。 銅含量較高也是給廢鋼回收利用帶來嚴重影響的一個因素。銅對大部分不銹鋼牌號屬有害元素，一旦進入回收利用過程，將給正規(guī)的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品質量帶來難以挽回的損害。 鎳是全球范圍內(nèi)的緊缺資源，我國的鎳資源更加缺乏，假冒200系列不銹鋼實際抗腐蝕性能遠低于304，甚至低于不含鎳的409L，但仍然要消耗1%以上的鎳資源，無疑是對全球性的緊缺貴重金屬資源的極大浪費。 四、對消費者的建議 1、合理選用符合國家及國際標準的200系不銹鋼，謹慎識別真假200系不銹鋼。 事物的存在都是有兩面性的，200系不銹鋼的存在也是同樣的道理。我國在社會建設中需要大量的不銹鋼，合理地使用符合國家及國際標準的200系不銹鋼，會降低建設成本，符合建設節(jié)約型社會的要求。其強度與耐磨性較300系不銹鋼強，并且價格低，適用于中性干燥環(huán)境中的結構支撐領域，如照明設備、電信桿、汽車框架等普通用途。另外，200系不銹鋼還適合于作建筑用鋼如鋼筋和鉚釘?shù)取?為了維護消費者利益，對于假冒偽劣200系不銹鋼，我們應正確辨識堅決抵制其生產(chǎn)、銷售及使用。 2、為使消費者能簡便快速辨別出各種不銹鋼，下面介紹四種不銹鋼的鑒別方法 光譜：用高壓電激發(fā)光譜槍（該儀器體積小，攜帶方便）打光譜可定性區(qū)分出鋼的元素種類，以及含量的大致高低。 化學試劑：有一種專門的試劑叫鎳定性液，將其滴在不銹鋼表面，通電后瞬間氧化，生成淡白色或淺黃色，說明該不銹鋼不含鎳；生成淡玫瑰紅色且馬上褪色變成深黃色，說明該不銹鋼含鎳在1%2%左