特殊性能钢材的应用与性能优化

1.不锈钢

不锈钢是指在腐蚀介质中具有高抗腐蚀能力的钢。按其合金元素的不同，常用的有铬不锈钢和铬镍不锈钢。

（1）铬不锈钢的合金元素以铬为主，其含量一般大于13％，大量铬使钢表面形成一层致密的氧化膜，将钢与外部介质隔离，避免金属继续被腐蚀。铬不锈钢碳的质量分数一般为0.1％～0.4％，以保证钢有一定的强度、硬度和耐磨性，但碳的质量分数过高，会降低钢的耐腐蚀性。

铬不锈钢一般是在弱腐蚀条件下工作的，其主要牌号有1Cr13、2Cr13和3Cr13、4Cr13等。随着碳的质量分数的增加，钢的强度、硬度提高，而耐腐蚀性相应减弱。1Cr13、2Cr13钢碳的质量分数较低，具有良好的耐腐蚀性和塑性、韧性，适用于制造承受冲击载荷的耐腐蚀零件，如汽轮机叶片、水压机阀等。3Cr13、4Cr13钢碳的质量分数较高，淬火后能获得较高的强度、硬度，常用于制造轴承、弹簧、医疗器械等耐磨零件。

（2）铬镍不锈钢碳的质量分数较低，钢中的合金元素以铬和镍为主，其铬含量为18％左右，镍含量为8％～11％。铬镍不锈钢由于存在大量的铬、镍元素，不仅使钢表面形成氧化膜，提高钢的耐腐蚀性，而且使钢热处理后能获得单一组织，防止电化学腐蚀的产生，并具有良好的塑性、焊接性和低温韧性。铬镍不锈钢的主要牌号有1Cr18Ni9、1Cr18Ni9Ti、2Cr18Ni9等，主要用于制造在各种强腐蚀介质中工作的零件，如吸收塔、管道、化工容器等。此外，由于铬镍不锈钢是单一组织，没有磁性，还可以用作仪器、仪表中的防磁零件。

不锈钢在汽车上可用于制作空气压缩机阀片、化油器针阀、外装饰件等。

GB/T 32796—2016　汽车排气系统用冷轧铁素体不锈钢钢板和钢带

2.耐热钢

耐热钢是指在高温下不易发生氧化并具有较高强度的钢。包括抗氧化钢和热强钢两类。

1）抗氧化钢

抗氧化钢是指在高温下有良好的抗氧化能力，并具有一定强度的钢。主要用于在高温下工作，而强度要求不高的零件。这类钢常加入足够的铬、硅、铝等合金元素，使钢在高温下与氧接触时表面形成致密的高熔点氧化膜，严密地覆盖在钢的表面，以隔绝高温氧化性气体对钢的继续腐蚀。(www.xing528.com)

常用的抗氧化钢有3Cr18Mn12Si2N、3Cr11Ni25Si2、2Cr20Mn9Ni2Si2N、1Cr13SiAl等，其最高工作温度可达1000℃，用于制造各种加热炉内结构件。如加热炉底板、马弗罐、加热炉传送带料盘等。

2）热强钢

热强钢是指在高温下有良好的抗氧化能力，并具有较高强度的钢。这类钢常加入铬、镍、钨、钼、硅等合金元素，以提高钢的高温强度和高温抗氧化能力。

常用的热强钢有15CrMo、4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo钢等。15CrMo钢是典型的锅炉用钢，适于制造500℃以下长期工作的零件。4Cr9Si2、4Cr10Si2Mo钢常用于制造汽车发动机排气阀。

汽车上用耐热钢制造的零件有发动机的进排气门、涡流室镶块、涡轮增压器转子、排气净化装置等。国产汽车的气门用钢主要有4Cr10Si2Mo、45Cr9Si3、8Cr20Si2Ni等。

3.耐磨钢

耐磨钢是指在强烈的冲击和巨大的压力下，才能产生硬化的钢。其碳的质量分数为1.0％～1.3％，锰的质量分数为11％～14％，因锰的质量分数高，故又称高锰耐磨钢。

耐磨钢经热处理后塑性和韧性好，硬度并不高。当它受到强烈的冲击和挤压时，表面因塑性变形而迅速产生硬化，硬度大大提高，从而具有高的耐磨性。当表面磨损后，新露出的表面又因受到冲击和挤压而提高耐磨性。耐磨钢不宜切削加工，但有良好的铸造性能，所以一般都采用铸造成型。

常用耐磨钢的牌号为ZGMn13，广泛应用于制造在强烈冲击和严重磨损条件下工作的零件，如拖拉机履带、挖掘机铲齿、铁路道岔等。