不锈钢是一类以Fe-Cr、Fe-Cr-C和Fe-Cr-Ni为合金系的高合金钢。作为一类不锈的钢必须含有质量分数不低于10.5%的铬。含有这个最低铬含量的钢在其表面可以形成一个惰性氧化物层,这个惰性氧化物层可以保护内层的金属在不含腐蚀介质的空气中不被氧化和腐蚀。某些铬的质量分数低于11%的钢,比如用于电站的w(Cr)=9%铬的合金钢有时也被划为不锈钢,但在本书中未被列入。另外也要指出某些w(Cr)=12%的钢,甚至更高铬含量的钢,暴露在空气中也会生锈。这是因为某些铬被结合成碳化物或其他化合物而降低了母体中的铬含量,使其低于形成连续氧化物保护层所必需的铬含量水平。一个经典的例子是名义成分(质量分数)为25%Cr-4%C的合金,其表面生锈是由于按设计意图生成了大量的铬-碳化物,本书不考虑这种合金。
不锈钢的腐蚀是由于腐蚀介质侵蚀,破坏了表面惰性氧化物层。腐蚀可以有很多形式,包括点蚀、缝隙腐蚀和晶间腐蚀。腐蚀的形式受腐蚀环境、材料的冶金状态和局部应力的影响。工程师和设计师在选择用于腐蚀条件下的不锈钢时必须充分了解结构的腐蚀环境和制造过程对材料冶金行为的重要影响。
即使在高温下,不锈钢也有好的抗氧化性,因而也常常被称为耐热钢。高温抗氧化性也是含有铬成分的一个主要功能,某些高铬合金钢(w(Cr)=25%~30%)能用于1000℃(1830℉)的高温。另外一种耐热性是指高温防渗碳,为了具有这种耐热性,开发了含有中等含量的铬[w(Cr)=16%]和镍含量很高[w(Ni)=35%]的一类不锈钢。(www.xing528.com)
不锈钢被广泛用于各种用途,如电站、化工和造纸过程以及很多商业产品如厨房用品和汽车。不锈钢也大量用于提纯和卫生领域,如制药、乳品和食品工业。
大部分不锈钢是可焊的,但很多品种要求特殊的工艺过程。在绝大多数情况下焊接使焊缝和热影响区金属的微观组织变化而不同于母材金属。焊接过程可能使微观组织恶化,形成金属间化合物组分,使晶粒长大,形成合金元素和杂质的偏析以及其他反应。一般讲焊接产生的效应会在一定程度上降低接头的性能和使用效能,因而必须在设计和制造中予以考虑。
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