关于奥氏体不锈钢您需要了解的 12 件事

您有没有想过奥氏体不锈钢与其他类别的不锈钢有何不同？如果是这样，这里将简要说明各种类型的不锈钢之间的区别。

1. 奥氏体不锈钢具有区别于其他不锈钢的特性

不锈钢品种的主要区别在于它们的耐腐蚀性、高温稳定性、抗拉强度、焊接性和淬透性。不锈钢是含有至少 11%（最多 30%）铬的钢合金，可防止铁颗粒腐蚀并增强其承受更高温度的能力。（需要背景知识吗？阅读不锈钢简介。）奥氏体等级属于不锈钢家族，在这些钢的五类中最受欢迎：

• 铁素体不锈钢具有标准的铬含量（11%）和少量的碳（低于0.10%的碳）。它们的耐腐蚀性低。它们的磁性归因于体心立方 (BCC)结构，每个角都有一个 Fe 原子，中心有一个 Fe 原子。铁素体不锈钢的局限性源于其较低的硬度和平均机械强度。然而，铁素体钢是最有用和最受欢迎的不锈钢之一。它们的低镍含量解释了为什么它们便宜。
• 马氏体不锈钢也主要含有铬，但与铁素体不锈钢不同的是，它们含有更高百分比的碳（高达 1%）。它们可以硬化和回火，并且还具有磁性。它们的主要缺点是不易焊接，并且与铁素体和奥氏体类型相比，它们的防腐蚀能力较低。马氏体不锈钢适用于腐蚀风险非常低且需要高抗拉强度和冲击载荷能力的应用。
• 双相不锈钢具有奥氏体 (50%) 和铁素体 (50%)微观结构。由于强度更高，这些钢能够承受比奥氏体或铁素体更高的载荷，并且它们具有固有的抗应力腐蚀开裂 (SCC)和酸性腐蚀能力。双相不锈钢显示出有限的磁性和可焊性。双相牌号是大型储罐和储存和运输化学品的容器的首选材料。
• 沉淀硬化不锈钢具有高度耐腐蚀性（如奥氏体不锈钢）。由于添加了高达 0.5% 的铌、铜和铝，它们的强度可以高于马氏体不锈钢。铬的添加量为 15% – 17.5%。由于其机械强度，这些等级是长轴的首选材料。
• 奥氏体不锈钢含有 16% 至 30% 的铬和中等至高百分比的镍。这些等级不能通过热处理来增加硬度。奥氏体不锈钢是非磁性的。它们是使用最广泛的牌号。

2. 奥氏体不锈钢已有百年历史

奥氏体不锈钢和其他不锈钢都有一百多年的历史。在 1800 年代初期，一些研究人员（Mallet、Faraday、Stodart 和 Bunsen）能够观察并得出结论，铬铁合金（类似于今天的铬钢合金）具有抗氧化和酸侵蚀能力。1821 年，法国冶金学家 Pierre Berthier 建议使用这种铬铁来制作餐具，因为他也发现了这种铬铁对酸侵蚀的抵抗力。1913 年，英国的 Harry Brearley 熔炼了一种含 12.8% 铬的合金钢（第一种不锈钢） ，当时他正试图生产用于枪管的耐磨钢，但意外地生产出一种既能抵抗酸腐蚀又能防锈的钢种. 通过在铁水中添加铬，他生产出了所谓的“不锈钢”。1914 年，不锈钢刀作为不锈钢刀上市销售。到 1912 年，克虏伯工程师 Enno Strauss 和 Eduard Maurer 已经为奥氏体不锈钢 Nirosta 申请了专利。本发明含有 7% 的镍和 21% 的铬。克虏伯工程师开发的钢种具有耐酸腐蚀、延展性和易于成型的特点。1919年，E.海恩斯获得了马氏体不锈钢的专利。与此同时，德国人发明了奥氏体不锈钢316。很快，这些奥氏体钢种在医疗器械、厨房、真空吸尘器和车辆中得到了应用。

3.面心立方结构（FCC）是奥氏体不锈钢的基本特征

奥氏体不锈钢以其面心立方 (FCC)晶体结构或密堆积立方球体而著称。相反，铁素体不锈钢具有体心立方 (BCC) 结构。在镍基合金系统中，8% 的镍（含 18% 的铬）是将铁素体结构转变为奥氏体结构（面心立方）的最低要求。这些称为 300 系列（例如304 级）。如果镍含量低于8%，那么加氮可以保证完全转变为奥氏体组织。低镍奥氏体等级称为 200 系列，相对便宜。由于产生氮化物沉淀，奥氏体不锈钢中大量氮的存在会产生不利影响。（在高氮不锈钢一览中了解其他特性。）锰和铜等其他元素也被添加到奥氏体等级中，以确保面心立方 (FCC) 结构的稳定性。

4. 奥氏体不锈钢可以加工硬化

奥氏体等级不能通过热处理硬化。然而，它们的硬度和机械强度可以通过冷加工来提高。其他提高硬度的方法包括添加氮和通过沉淀硬化过程。当奥氏体不锈钢加工硬化时，它们会迅速获得强度。通过将加工硬化工艺与退火相结合，可以根据所需的弯曲性和强度要求对制造的零件和组件进行精加工。

5. 奥氏体不锈钢可以承受低温

奥氏体钢种由于其延展性、韧性和机械强度可在很宽的温度范围内保持不变，因此可用于从低温到高温范围的所有方式。金属在零下温度下的韧性和延展性是耐低温性的量度。在零下温度下，奥氏体不锈钢具有比正常环境温度下更高的拉伸载荷能力。但是，马氏体和铁素体不锈钢不能在零下温度下使用，因为它们的韧性在这些温度下会急剧降低。

6. 奥氏体不锈钢也适用于高温

具有高铬含量的奥氏体不锈钢在高温下保持其机械强度。含有高硅的等级在高温下也具有增强的强度。高硅含量还提高了在这些高温下对热硫酸的耐腐蚀性。

7. 应力腐蚀开裂 (SCC) 会损坏某些奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢虽然具有一般的耐腐蚀性能，但在腐蚀环境中容易受到应力腐蚀开裂的破坏。即使存在百万分之几的氯化物颗粒也会因应力腐蚀开裂而导致损坏。制造过程中产生的残余应力也可能是增加 SCC 严重程度的因素之一。通过增加镍含量，可以将 SCC 损坏降至最低。同样，可以修改镍铬比以优化奥氏体钢种的可成形性。

8.奥氏体等级是非磁性的

由于奥氏体不锈钢是非磁性的，因此可用于建造可能产生大磁场的建筑物，例如配备核磁共振扫描仪的医疗中心。但是，少数牌号的冷加工奥氏体不锈钢（例如302牌号）可能会由于导磁率的增加而变成弱磁性牌号。如果冷加工，含镍量高的奥氏体钢种（例如 316 钢种）不会产生磁性。

9.钼和铌的作用

钼被添加到奥氏体不锈钢中以增强抗点腐蚀能力。这种钼添加量在347 级中按重量计为 3% 至 4%，在 316 级中为 2% 至 3%。添加铌作为含量中的稳定剂，以尽量减少晶间腐蚀的可能性。

10. 低碳奥氏体不锈钢具有更好的可焊性

由于焊接通常是一个高温过程，当焊接奥氏体不锈钢的厚截面时，任何铬都可能与不锈钢中的碳含量发生反应，导致碳化铬的产生，碳化铬在晶界处析出。（相关阅读：铬在晶间腐蚀中的作用。）随之而来的铬含量降低会导致严重的局部腐蚀。使用含碳量极低的奥氏体钢种可以最大限度地减少碳化铬的形成。某些牌号（例如316L）中的碳含量低于 0.03%可以最大限度地降低碳化铬形成的风险以及由于局部腐蚀而导致的后续损坏。奥氏体等级有时被用作在严重腐蚀的海洋环境中的水泥混凝土结构的钢筋，以固体形式或作为碳钢芯的包层。在此类包层应用中，必须仔细评估双金属腐蚀的风险。

11.超级奥氏体不锈钢确保更强的腐蚀保护

超级奥氏体等级含有高钼、高镍、高铬和氮，以确保在高腐蚀性环境（例如，热盐水环境）中具有出色的耐腐蚀性。超级奥氏体牌号是铁基奥氏体面心立方不锈钢合金。在保留奥氏体不锈钢的可成形性、一般耐腐蚀性和强度等优点的同时，这些还确保了对缝隙腐蚀和点蚀（由于氯化物）的出色抵抗力以及出色的可焊性.抗点蚀性是根据抗点蚀当量数 (PREN)来测量的。通过添加钼和氮获得更高的抗点蚀性。在固溶退火条件下，这些等级与奥氏体等级相比具有更高的屈服强度。

12.奥氏体不锈钢被工业广泛使用

不同奥氏体不锈钢牌号的典型应用包括：

• 选择标准镍 18/8 不锈钢（304L 和304级）来制造配件和紧固件、车辆结构件、采矿设备、低温设备、建筑构件、储罐和含有腐蚀性流体的管道系统。
• 奥氏体高铬钼镍牌号 316用于化学加工机械、实验室设备、纺织加工设备、药品制造、热交换器部件、食品制备器具、手术器械、手术/医疗植入物、啤酒厂设备、海水船配件和结构件沿海环境部件。
• 石化、化工厂设备及电厂冷凝器选用低碳、耐热等级317L 。
• 奥氏体高镍铬硅等级 (309S) 用于车辆、化学过程和熔炉的催化转化器部件。
• 含锰的低镍品级（200 系列）用于炊具、家用水箱、汽车部件、食品生产设备和洗衣机等家用电器。
• 超级奥氏体不锈钢等级用于海水应用、冷凝器、船用热交换器、化工厂、造纸厂、废水处理、海水淡化厂和化肥生产。

结论奥氏体不锈钢通常含有 18% 的铬和 8% 的镍。然而，铬含量高达 26% 和镍含量高达 35% 的钢种可能具有出色的耐腐蚀性和耐用性。因为镍很贵，所以以高成本实现了高耐久性。通过向合金金属中添加锰、氮和铜，可以将镍含量要求降至最低。添加钼有助于在高腐蚀性（氯化物）环境中实现更好的点腐蚀保护。一些奥氏体等级可用于低温或高温范围。奥氏体等级广泛用于食品生产、腐蚀性流体的储存、高压管道和压力容器、炊具、建筑和运输行业。超级奥氏体不锈钢等级用于制造船用热交换器和海水淡化厂设备。