不锈钢管基础知识归集不锈钢管现实运用很多,但其知识比较分散,对行业新人来说,详细的不锈钢管基 础知识对其作用很大本文借鉴相关规范标准、网络资料及现实应用,对不锈钢基础知 识和不锈钢管分类及用途归集分享一、不锈钢基础知识1.1不锈钢的定义及特性定义:在空气中或化学腐蚀介质中能够抵抗腐蚀的一种高合金钢,具有美观的 表面和良好的耐腐蚀性能,不必经过镀色等表面处理,而发挥其固有的表面性能,使 用于多方面的钢铁的一种,通常称为不锈钢(以不锈、耐蚀性为主要特性,且铬含 量至少为10.5%,碳含量最大不超过1.2%的钢)不锈钢含有铬而使表面形成很薄的铬膜,这个膜隔离开与钢内侵入的氧气起耐 腐蚀的作用保持不锈钢的耐腐蚀性,钢必须含有10.5%的铬特性:耐腐蚀性能好,比普通钢长久耐用;强度高;耐高温氧化及强度高,因此能够抗火灾;常温加工,即容易塑性加工;不必表面处理,简便、维护简单;清洁,光洁度高;焊接性能好;1.2不锈钢的分类不锈钢的分类方法很多按室温下的组织结构分类,有马氏体型、奥氏体型、 铁素体和双相不锈钢;按主要化学成分分类,基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢 两大系统;按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等, 按耐 蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等;按功能 特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等 等。
a. 化学成分分类:Cr系列:铁素体系列、马氏体系列;Cr-Ni系列:奥氏体系列,异常系列,析出硬化系列b. 金相组织分类:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、 双相不锈 钢、 沉淀硬化不锈钢1.3 各元素对不锈钢性质的影响和作用铬元素Cr:在不锈钢中其决定作用的元素可提高不锈钢强度、硬度、耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性,但同时会降低不锈钢的塑性和韧性碳元素C:提高不锈钢强度,会降低耐腐蚀性镍元素Ni:耐腐蚀材料,提高不锈钢强度同时保持良好的塑性及韧性,高温下有 防锈和耐热能力,是钢中组成奥氏体的元素锰Mn和氮N:不锈钢中镍的替代元素钼Mo和铜Cu:提高某些不锈钢的耐腐蚀性能钼可进一步改善不锈钢的大气耐腐 蚀性,特别是含氯化物大气的腐蚀钛Ti和铌Nb :防止晶间腐蚀另外:硅Si :形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素钴Co :提高硬度硫S和硒Se:向不锈钢中加0. 2~0. 4%的硫,可提高不锈钢的切削性能却降低 不锈钢的韧性和耐腐蚀性1.4不锈钢的标示方法A. 用国际化学元素符号和本国的符号来表示化学成份,用阿拉伯字母来表示成份 含量: 如:中国、俄国 12CrNi3A;B. 固定位数数字来表示钢类系列或数字;如:美国、日本: 300系、 400系、 200 系;C. 用拉丁字母和顺序组成序号,只表示用途。
a. 中国国标表示方法:根据GB/T《钢铁产品牌号表示方法》的规定,采用汉语拼音字母、化学元素符号 及阿拉伯数字组合的方式表示 碳含量:一般在牌号的头部用一位阿拉伯数字表示 平均碳含量(以千分之几计);平均碳含量小于千分之一的用“0”表示;碳含量不大于0.03%的用“00”表示 合金元素含量:平均合金元素含量小于1.50%时,牌号中 仅标明元素,一般不标明含量;平均合金元素含量为1.5%-2.49%、2.50%-3.49% 22.50%-23.49%, 时,相应地标明2、3 13... 专门用途的不锈钢,在牌号头部加上代表该钢用途的代号 举例:0Cr18Ni9、Y1Cr17 (易切钢)b. 美国(ASTM)不锈钢牌号表示方法:美国钢铁牌号表示方法较多,不锈钢普遍采用AISI牌号表示方法目前,ASTM 不锈钢标准主要采用UNS (Unifid Numbering System for Metals and Alloy金属与 合金统一编号系统)和AISI两种牌号表示方法,在标准中对照列出,今后将逐步过渡 为UNS牌号系列AISI :采用三位阿拉伯数字表示第一位数字表示类别,第二、三位数字表示顺序 号。
第一位数字类别:2: Cr-Ni-Mn系;3: Cr-Ni 系;4: Cr 系;5:低Cr 系; (6:沉淀硬化系) 举例:201、304、403、504 UNS:由一个前缀字母和5个阿拉伯数字组合表示不锈钢前缀字母为S,第一位数字表示类别,后四位数字表示顺序号 并且除表示类别的数字1以外,前三位数字代表基本上采用了AISI的牌号表示方法 第一位数字类别:1:沉淀硬化系;2: Cr-Ni-Mn系;3: Cr-Ni系;4: Cr系;5:低Cr系 后两位数字一般为“00” “03”表示超低碳,其他数字则用来表示主要化学成分相同而个别成分稍有差异,或含有其他特殊合金元素 举例: S20100、 S30400、 S30403、 530451 c. 日本(JIS)不锈钢牌号表示方法:日本JIS不锈钢材标准的牌号表示方法为SUS+数字编号其中,S: steel, U: use, S: sta in less;数字编号基本采用美国AISI的牌号表 示方法 根据AISI的牌号表示方法,即2: Cr-Ni-Mn系;3: Cr-Ni系;4: Cr系( 6:沉淀硬化系) 日本独特的牌号,采用相类似的AISI牌号在其后加JI、J2来表示 。
举例: SUS201、 SUS304、 SUS304J1. 按照钢材的形状、用途和制造方法等,当 需要用代号表示时,在牌号后面加上相应的代号,如:B:棒材;CB:冷加工棒材 ;HP:热轧钢板;CP:冷轧钢板;HS:热轧钢带;CS:冷轧钢带;CSP:弹簧用钢带; WR:线材;Y:焊接用线材;W:钢丝;WP:弹簧用钢丝;WS:冷镦用钢丝;HA:热 轧角钢;CA:冷轧角钢;TB:锅炉及热交换器用钢管;TPY:配管用电焊大口径钢管 ;TP:配 管用钢管;TPD: 一般配管用钢管 举例:SUS304-B、SUS304-WR、SUS304-HP1.5 各标准不锈钢的特性奥氏体不锈钢在常温下具有奥氏体组织的不锈钢钢中含Cr约18%、Ni 8%~10%、C约0.1%时, 具有稳定的奥氏体组织奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加 Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢奥氏体不 锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性,但强度较低,不可能通过相变使之强化,仅能通 过冷加工进行强化如加入S, Ca,Se,Te等元素,则具有良好的易切削性此类钢 除耐氧化性酸介质腐蚀外,如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸 、尿素等的腐蚀。
此类钢中的含碳量若低于0.03%或含Ti、Ni,就可显著提高其耐晶 间腐蚀性能高硅的奥氏体不锈钢浓硝酸肯有良好的耐蚀性由于奥氏体不锈钢具有 全面的和良好的综合性能,在各行各业中获得了广泛的应用铁素体不锈钢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(A0D或V0D)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奥氏体--铁素体双相不锈钢是奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢在含C较低的情况下,Cr含量在 18%~28%,Ni含量在3%~10%有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti,N等合金元素该 类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点,与铁素体相比,塑性、韧性更高,无室温 脆性,耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高,同时还保持有铁素体不锈钢的475°C 脆性以及导热系数高,具有超塑性等特点。
与奥氏体不锈钢相比,强度高且耐晶间 腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能,也是一 种节镍不锈钢马氏体不锈钢通过热处理可以调整其力学性能的不锈钢,通俗地说,是一类可硬化的不锈钢 典型牌号为Cr13型,如2Cr13,3Cr13,4Cr13等粹火后硬度较高,不同回火温度具 有不同强韧性组合,主要用于蒸汽轮机叶片、餐具、外科手术器械根据化学成分 的差异,马氏体不锈钢可分为马氏体铬钢和马氏体铬镍钢两类根据组织和强化机 理的不同,还可分为马氏体不锈钢、马氏体和半奥氏体(或半马氏体)沉淀硬化不 锈钢以及马氏体时效不锈钢等沉淀硬化不锈钢:按其组织形态可分为三类:沉淀硬化半奥氏体型、沉淀硬化马氏体型和沉淀硬 化奥氏体型不锈钢列入我国国家标准钢板牌号的有0Cr17Ni7A、0Cr17Ni4Cu4Nb和 0Cr15Ni7M02AI三种,是属于沉淀硬化半奥氏体型不锈钢该钢的组织特点是在固溶 或退火状态时具有奥氏体加体积分数为5%~20%的铁素体组织这种钢经过系列的热处理或机械变形处理后奥氏体转变为马氏体,再通过时效析出硬化达到所需要的高 强度这种钢有很好的成形性能和良好的焊接性,可作为超高强度的材料在核工业 、航空和航天工业中,得到应用。
各种不锈钢的特性及用途钢号特性用途奥氏 体 钢30117Cr-7Ni-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、弹簧、筛 网301L17Cr-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30418Cr-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,便用温茺 -196°C 〜800°C)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304L18Cr-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T96°C〜 800°C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。
304Cu13Cr-7.7Ni-2Cu因添加Cu其型性,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304N118Cr-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304N218Cr-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31618Cr-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316L18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳作为316钢种的低C系列,除与316钢有相同的。