不銹鋼腳輪為什么也生銹
發表時間:2020/7/24 13:57:43
奧氏體不銹鋼腳輪的切削加工性比較差，切削時的帶狀切屑連綿不斷，斷屑困難，且極易產生加工硬化，硬化層給下一次切削帶來很大難度，使刀具急劇磨損，刀具耐用度大幅度下降。
304不銹鋼腳輪含有18-20%的鉻和8-11%的鎳，是典型的18-8型奧氏體不銹鋼腳輪，用途非常廣泛。304不銹鋼腳輪型材的化學成分標準可參閱ASTM A276《不銹鋼腳輪棒材和型材標準》和JIS G4303《不銹鋼腳輪棒材》，鑄造的304材質標準參閱ASTM A743 CF-8和JIS G5121 SCS13（或SCS13A）。從規范的角度講，只有化學成分符合標準規定才能稱為304不銹鋼腳輪，市場上所謂的6個鎳或者7個鎳的304是不符合要求的，根本就不能叫做304。
303是一種易切削的奧氏體不銹鋼腳輪，是在304的基礎上加入0.15%以上的硫并略微調整鉻和碳的含量。硫在鋼中以MnS非金屬夾雜物的形式存在，破壞金屬的整體性，成為無數個微小的缺口，減少切削時使金屬撕裂所需的能量，切削加工時易斷屑；同時MnS還可以有滑潤作用，而本身的硬度低，故能減少刀具磨損，提高表面質量。但硫是一種有害雜質元素，顯著降低不銹鋼腳輪的力學性能和耐腐蝕能力，常規不銹鋼腳輪大多要求把硫含量控制在0.040%以下，鑒于硫的有害作用和爐料的管理問題，精密鑄造極少使用303的材質。
單相奧氏體不銹鋼腳輪無磁性，但經過熱加工或冷變形后可能誘發馬氏體相變而產生磁性，鑄造的304或316不銹鋼腳輪由于成分偏析可能殘留少量鐵素體而帶有弱磁性。決定不銹鋼腳輪組織和性能的關鍵是化學成分，不能簡單地認為帶磁就不是304不銹鋼腳輪。
奧氏體不銹鋼腳輪又可分為300和200兩大系列，300系列的不銹鋼腳輪鎳含量比較高，耐腐蝕能力比較強，典型鋼號為304和316。200系列不銹鋼腳輪以錳或氮代替了部分鎳，耐腐蝕能力稍差一些，且加工硬化現象明顯，但價格比300系列便宜，典型鋼號是201和202。
(4)雙相不銹鋼腳輪：奧氏體和鐵素體各占50%左右，其中最少的相不少于30%。雙相不銹鋼腳輪兼有鐵素體不銹鋼腳輪和奧氏體不銹鋼腳輪的性能特點，強度高、塑性好，耐腐蝕，具有良好的綜合性能。雙相不銹鋼腳輪的突出優點是屈服強度高和抗應力腐蝕能力強，主要用于石化設施和高強度的不銹鋼腳輪連接件。常見的鑄造雙相不銹鋼腳輪有CD4MCu、1.4468、1.4470等。雙相不銹鋼腳輪在溫度較高時容易析出脆性相，故使用溫度不宜超過250℃。雙相不銹鋼腳輪由于強度高、塑性好、導熱性差使加工變得更加困難，切削加工性比奧氏體不銹鋼腳輪還差。
(5)沉淀硬化不銹鋼腳輪：含有較高的鉻、鎳和很低的碳，并含有能起沉淀硬化的銅、鋁、鉬等合金元素，它們在回火時時效析出，產生沉淀硬化，使鋼具有很高的強度和硬度。加入鈮可以防止晶間腐蝕。典型鋼號是美國的17-4PH，對應鑄造牌號ASTM A747 CB7Cu-1.沉淀硬化不銹鋼腳輪的熱處理是固溶化退火加時效，不同的時效溫度得到不同的硬度。
三、不銹鋼腳輪為什么也會生銹?
不銹鋼腳輪的防銹和耐蝕能力取決于其化學成分、使用條件及環境介質類型，不同牌號的不銹鋼腳輪耐蝕能力也不同。 如304不銹鋼腳輪在干燥清潔的大氣中有絕對優良的抗銹蝕能力，但將它移到海濱地區，在含有大量鹽份的海霧中就會生銹了；而316不銹鋼腳輪則表現良好。因此，不是任何一種不銹鋼腳輪，在任何環境下都能耐腐蝕不生銹的。常用不銹鋼腳輪耐腐蝕能力由強到弱的順序依次為316L、316、304L、304、202、201、430、420。
不銹鋼腳輪是靠其表面形成的一層極薄而堅固細密的穩定的富鉻氧化膜（防護膜），防止氧原子的繼續滲入、繼續氧化，而獲得抗銹蝕的能力。一旦有某種原因，這種薄膜遭到了不斷地破壞，空氣或液體中氧原 子就會不斷滲入或金屬中鐵原子不斷地析離出來，形成疏松的氧化鐵，金屬表面也就受到不斷地銹蝕。這種表面膜受到破壞的形式很多，日常生活中多見的有如下幾種：
1.不銹鋼腳輪表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附著物，在潮濕的空氣中，附著物與不銹鋼腳輪間的冷凝水，將二者連成一個 微電池，引發了電化學反應，保護膜受到破壞，稱之謂電化學腐蝕。
2.不銹鋼腳輪表面粘附有機物汁液（如瓜菜、面湯、痰等），在有水氧情況下構成有機酸，長時間則有機酸對金屬表面有腐蝕。
3.不銹鋼腳輪表面粘附含有酸、堿、鹽類物質（如裝修墻壁的堿水、石 灰水噴濺）引起局部腐蝕。
4.在有污染的空氣中（如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大氣 ），污染物遇冷凝水形成硫酸、硝酸、醋酸液滴引起化學腐蝕。
不銹鋼腳輪的基礎知識
一、什么是不銹鋼腳輪？
不銹鋼腳輪是指在大氣、蒸汽、水、酸、堿和鹽等溶液中具有一定穩定性的鋼的總稱。一般來講，耐大氣、蒸汽、水等弱介質腐蝕的鋼稱為不銹鋼腳輪，把耐酸、堿、鹽等強侵蝕介質腐蝕的鋼稱為耐蝕鋼。其中一些在弱腐蝕介質中不生銹的鋼，不一定在強腐蝕介質中耐腐蝕，而在強腐蝕介質中耐腐蝕的鋼，一般都具有良好的不銹性。不銹鋼腳輪的“不銹”是相對的，取決于鋼種和使用環境。
不銹鋼腳輪是之所以具有耐腐蝕能力，主要原因就在于鋼中含有鉻。鉻能夠提高基體電極電位，防止電化學腐蝕，同時鉻還在鋼件表面生成一層堅固致密的頓化膜，使金屬與外界的介質隔離，阻止金屬被進一步腐蝕。
不銹鋼腳輪能夠不生銹、耐腐蝕，所需要的最低鉻含量是多少呢？歐洲標準中規定為不小于10.5%，日本工業標準規定一般不小于11%，我國一般認為不小于12%。實際上，不銹鋼腳輪的耐腐蝕性能和對鉻元素的含量要求取決于腐蝕介質的種類、濃度、溫度、 壓力、流動速度，以及鋼中除鉻以外的其它合金元素等許多因素。
為了使不銹鋼腳輪既具有良好的耐腐蝕性能，又具有良好的力學和物理等其它性能，根據不同要求，鋼中除添加較高含量的合金元素鉻以外，還匹配添加鎳、鉬、錳、氮等其它合金元素。這樣，不僅可以改變鈍化膜的化學組成，強化它在苛刻介質中的耐腐蝕能力，而且使鋼材還能獲得足夠的強度、塑性和韌性，以及良好的工藝性能，如可鑄造性、可焊接性、加工成型性等。
二、不銹鋼腳輪的分類、性能特點和用途
不銹鋼腳輪的種類很多，國際上通行的分類方法是按金相組織劃分為五類，即奧氏體不銹鋼腳輪、鐵素體不銹鋼腳輪、奧氏體—鐵素體雙相不銹鋼腳輪、馬氏體不銹鋼腳輪和沉淀硬化不銹鋼腳輪。
(1)馬氏體不銹鋼腳輪：含鉻量12％～18％，含碳量0.1％～0.5％，甚至可達1％，常見的有420，431等。
馬氏體不銹鋼腳輪能進行淬火，淬火后具有較高的硬度、強度和耐磨性及良好的抗氧化性，有磁性，內應力大且脆。經低溫回火后可消除其應力，提高塑性。最常用的馬氏體不銹鋼腳輪是420，即ZG20Cr13,在五金工具上用得較多。
馬氏體不銹鋼腳輪切削加工較困難，有切屑擦傷或粘結的明顯趨向，刀具易磨損。當鋼中含碳量低于0.3％時，組織不均勻，粘附性強，切削時容易產生積屑瘤，且斷屑困難，工件已加工表面質量低。含碳量達0.4％～0.5％時，切削加工性較好。馬氏體不銹鋼腳輪經調質處理后，可獲得優良的綜合力學性能，其切削加工性比退火狀態有很大改善。
(2)鐵素體不銹鋼腳輪：含鉻量12％～30％，金相組織為鐵素體，有磁性。430是最常用的鐵素體不銹鋼腳輪。
鐵素體不銹鋼腳輪加熱冷卻時組織穩定不發生相變，故熱處理不能使其強化。與304型奧氏體不銹鋼腳輪相比較，無鎳的430鐵素體不銹鋼腳輪的原料成本是較低的，并具有抗氧化性好、導熱系數大、熱膨脹系數低的優點，廣泛用于制作炊具零件。但耐腐蝕能力和成型性不如304好。這類鋼存在塑性差、焊后塑性和耐蝕性明顯降低等缺點，因而限制了它的應用。鐵素體不銹鋼腳輪在鑄態下比較脆，需要進行退火處理。
鐵素體不銹鋼腳輪的切削加工性一般較好。但切屑呈帶狀，切屑容易擦傷或粘結于切削刃上，從而增大切削力，切削溫度升高，同時可能使工件表面產生撕裂現象。
(3)奧氏體不銹鋼腳輪：含鉻量12％～25％，含鎳量7％～20％(或20％以上)，最典型的代表是304不銹鋼腳輪，對應的鑄造牌號是ASTMA743 CF-8，是用途最廣的不銹鋼腳輪品種。常見的還有316（CF-8M）、304L（CF-3）、316L（CF-3M）等。
奧氏體不銹鋼腳輪具有良好的塑性和耐蝕能力，較突出的是冷變形能力，是不銹鋼腳輪中的主流。奧氏體不銹鋼腳輪加熱時組織不變，故不能通過淬火強化，經固溶處理后可以使碳化物溶解于奧氏體基體，可略改善其耐腐蝕能力和切削加工性。含碳量在0.03%以下的低碳奧氏體不銹鋼腳輪（如304L，316L等）可以顯著提高其耐晶間腐蝕性能
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