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    不銹鋼知識漫談(一)

    瀏覽數量:21     作者:本站編輯     發布時間: 2018-03-08      來源:本站

    前言:
        鋼鐵是國民經濟的基礎,任何行業都離不開鋼鐵的應用。我們住的房子、炊事工具、紡織機器、行走的交通工具、能源設備、能有材料代替鋼鐵嗎?到目前還沒有。所以,沒有鋼鐵,我們將什么都沒有。人類的活動決定物質世界,人類從了解自然到了解自我,人類創造了需要什么?人類發現了火,知道了工具;人類防止野獸傷害,知道了把房子集聚在一起;把房子集聚在一起,知道了人類的社會活動;社會活動導致不同的需要,鋼鐵的發展就是從人們需要開始。
        鋼鐵是怎么煉成的嗎?這是一句很平常的問話,卻反應出鋼鐵慢長的發展史。最早發現鋼鐵是什么時候,因沒文字,所以沒記載。我們所記錄鋼鐵的加工方法,只有鑄造技術,鑄造技術有5000年還是7000年,出土文物的年代不斷地往前更改。這一技術到200多年前的工業革命,煉鋼技術興起,鋼鐵從靜壓工程發展到用于動壓工程,各種結構用材料得到應用,隨著火車、船舶、汽車、飛機、航天和石油化工的工業化,特殊性能的鋼材開發出來,不銹鋼就是在特殊鋼的基礎上被發明的。也成為了鋼鐵家庭中的一員。

    一 鋼鐵的產品結構
    1、鋼鐵品種分類:

    2、鋼鐵制造方法分類:
    1)鑄造冶金
        鑄造是用熱熔化金屬,使其成為液態再澆入鑄模,凝固成型。這就是可方可圓的道理。鑄造技術的特點:可制造任意復雜的形狀,而其它加工技術望塵莫及的。小到幾克的戒指,大到數百噸的機座,如軋機機座,液壓機機座,在金屬加工技術應用最多,飛機、船舶、鐵道車輛、汽車、交通設施和農業機械以及炊事用具等都離不開鑄造技術,大致占金屬加工60%以上。
    2)鍛造冶金
        鍛造加工技術是最古老的金屬加工技術,俗話說,千錘百煉,百煉成鋼,這就是鍛造的含義。適用于難變形的鋼、多合金元素的鋼,因多組織凝固而形成的內裂紋和縮孔,通過鍛造使內部被擠壓,消除內裂紋和縮孔,使鋼基致密性提高。特別是大規格和大件澆注材料,內部中心凝固的時間較長,形成縮孔。如大型電機軸、軋輥、傳動軸等采用鍛造加工技術才能滿足技術要求。
    3)壓延冶金
    壓延技術就是常說的壓軋塑性變形。是鍛打技術隨工業革命發展起來的實用技術,是鍛打加工走向節能加工符合現代要求的主要加工技術。主要制造長材和薄材金屬產品,連續地把塊狀坯料軋制成板材、棒材和管材,再延伸軋制不同斷面的型材(角鋼、槽鋼、工字鋼、方鋼、扁鋼和螺紋鋼等)
    4)粉磨冶金
    金屬粉末是日常用品較普遍的產品。用于模具(硬質合金:無縫鋼管穿孔頂模,鋼材拉拔模具,機械加工切削刀具、石油鉆頭),磁性材料(鐵氧體,永磁體等),過濾器(分子過濾器、鋼液過濾器、),催化劑(高分子分解、化學反應、石油裂解),電池和涂料。特別是電器用的多孔無油合金軸承(風扇,空調,冰箱等用軸承)。金屬粉末制造技術有機械破碎法、脆化處理+機械破碎法、還原法(木炭還原法,制作鎢粉和鉬粉,鐵粉和鈷粉)、電解法(水溶液電解法,熔鹽電解法,液體金屬陰極法)、噴霧法(用氣體或水噴霧液體金屬)、羰基法。

    二 不銹鋼比例與前景
    根據世界各統計單位對不銹鋼2010年的消耗量定在了3200萬噸,而世界粗鋼產量定在了14億噸,不銹鋼所占比例為2.3%。我國2010年鋼產量達6.2億噸,不銹鋼產量為1126萬噸,占鋼產量的1.8%,與世界平均水平還差0.5%個百分點。與先進國家日本10%,美國8%還有很長一段距離。
    前段說的普鋼在鋼鐵產業中的比例量達到90%左右。普鋼解釋為普通用途的鋼,從金屬元素稱鐵-碳合金。是金屬鐵元素中含有多少百分比的碳元素組成的金屬,根據含碳量的高低分為:
    鑄鐵(碳含量≥2%);
    高碳鋼(碳含量2.0%-0.65%);
    中碳鋼(碳含量0.65%-0.2%);
    低碳鋼(碳含量≤0.2%)。
    其余10%左右的鋼是三種金屬元素組成的鋼為特鋼產品。不銹鋼屬特鋼產品之一個種類,以20年前不銹鋼比例的0.5%左右發展到當前的比例2.3%,可以說;也有了很大發展。隨著地球環境變化和資源的耗盡,不銹鋼具有滿足現代要求的材料,將逐步代替普鋼部分產品。如橋梁的壽命提高到大于120年,沿海碼頭用鋼結構和混泥土鋼結構都需提高壽命和可回收再循環利用,不銹鋼應用前景隨人類生活條件而改變。

    三  何謂不銹鋼
    1  不銹鋼的定義
        不銹是針對鋼鐵易銹蝕而提出的。是在普鋼應用的基礎上,鋼材銹蝕為普遍現象,造成鋼鐵設施不斷地減重和使去力學性能而報廢。防止鋼材銹蝕提出不銹方法的概念,從鐵的應用開始,防止銹蝕的技術伴隨同生,不斷創新,保存有幾千年的防銹實物呈現到今天,卻防銹技術卻失傳,為此感嘆但還得繼續。普鋼生銹的現象分析;普鋼的化學成分是鐵(Fe)和碳(C)的最簡單最經濟的組合,由于鐵-碳金屬中的鐵元素與空氣中活潑的氧氣接觸,發生化學反應生成氧化物(FeO)這一層氧化物叫亞鐵,不穩定狀態,氧化鐵繼續氧化生成(Fe3O4),再氧化生產穩定(Fe2O3)。在普鋼表面是由以上三種結構的氧化物組成,年統計鋼鐵的銹蝕損耗達到10%,而且氧化鐵物質是分散得不到回收條件,造成很大的經濟損失和資源浪費,不利益經濟的持續發展,研究不銹的方法層出不窮,有涂防銹漆的、有電鍍合金的、有涂塑的、再是材料本身是不銹材料的。
        只有不銹材料是環保而節約資源的有效方法。但不銹又是相對的,是相對于普碳鋼材而言的,是有條件的。不同的環境、不同的介質、不同的時長,不銹鋼同普碳鋼一樣會銹蝕。所以不銹鋼不是不銹,而是相對不銹。是在鐵-碳合金中增加鉻的元素,為鐵-碳-鉻三元素結合的金屬,將碳穩定在0.2%的含量時,鉻的含量增加到12.5%(原子量百分比12.5,重量百分比為11.6)時,呈現出不銹性(在干燥空氣中不被銹蝕)。鋼中鉻低于12.5%時,一般稱為合金鋼,相對易銹蝕。增加鉻的含量,防銹能力增強。而穩定鉻含量12.5%時,增加碳含量,防銹能力下降,降低碳的含量,防銹能力增強。不銹鋼必須含鉻元素而鉻含量最低不小于12.5%時才能稱此鋼材為不銹鋼。這是根據鉻使鉻-鐵合金的電極電位提高,鉻含量在1/8、2/8、3/8---原子比時,鐵-鉻合金電極電位呈跳躍式提高,叫n/8定律,也就是合金的電極電位從負電位變為正電位。不銹鋼只能在常態下對空氣中的氧產生過敏而鈍化呈現出不銹性,但對一般的酸、堿、鹽介質的耐蝕性能力差別很大。正因如此,不銹鋼在不銹的基礎上針對各種介質和環境,利用自然界存在的金屬元素(74種)和非金屬元素(17種)根據各種用途進行二元系、三元系和多元系研究,不銹鋼出現了滿足不同要求的很多鋼種,如耐酸不銹鋼0Cr18Ni9(304)等鋼種。沒有鉻元素或鉻元素小于12.5%的其它金屬只能稱合金鋼和合金材料。
    2 不銹鋼的腐蝕
        不銹鋼也有腐蝕,如在高溫下,表面被氧化形成氧化皮,這是不爭的事實。金屬腐蝕分兩方面發生,一是化學腐蝕,二是電腐蝕。金屬在高溫下產生的腐蝕叫化學腐蝕,金屬在常溫下產生的腐蝕叫電腐蝕?;瘜W腐蝕叫均勻腐蝕,電腐蝕叫局部腐蝕。
    1)  化學腐蝕
        金屬高溫腐蝕這是常知。只不過不銹鋼與普鋼的腐蝕程度不一樣。不銹鋼能承受更高的溫度,如1Cr13(410)的氧化溫度在500℃-600℃;1Cr17(430)的氧化溫度在600℃-700℃;而0Cr18Ni8(304) 的氧化溫度在800℃-900℃;普鋼的氧化溫度卻只有200℃-300℃。不銹鋼的腐蝕程度隨溫度升高而嚴重,普鋼的腐蝕是隨時間而嚴重。不銹鋼表面生成的氧化皮反而阻止再氧化,普鋼生成氧化皮加重氧化。當然,人們要問,那么在常溫呢?普鋼在無防護腐蝕措施的保護下也要被空氣中的氧腐蝕掉。不銹鋼的常溫腐蝕要復雜得多,不僅與氧有關,也與組織、內部夾雜、內部應力以及熱處理狀態有關、還與環境介質有關。下面要談到是電化學腐蝕?(待續)

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