做机械加工、装备制造、食品化工的朋友,天天跟不锈钢打交道。但很多人翻来覆去就知道304和316,碰到具体工况就抓瞎——海边设备锈了怪材料差,高温部件变形了说质量不行,其实多半是牌号没选对。
不锈钢不是“不会生锈”的钢。它靠铬元素在表面形成一层看不见的钝化膜来防锈。镍、钼、钛、锰这些合金元素往里一加,耐腐蚀、耐高温、切削性能、强度就千差万别了。
今天把工业现场最常用的18种不锈钢分五类讲清楚,下次选型心里有数。
一、奥氏体不锈钢:市场主力,占七成以上
奥氏体不锈钢是市面上最常见的类型,常温下基本没磁性(或者很微弱),焊接和塑性成型都很好。它不能通过淬火变硬,想提高强度主要靠冷加工。
1. 201:便宜,但别往海边用
201用锰和氮替代了部分镍,成本低。干燥的室内环境还行,但潮湿或者有盐雾的地方容易锈。室内装饰管、五金件能用,户外沿海千万别碰。另外201锰含量高,不建议接触食品。
2. 301:冷加工后强度翻倍
301的看家本领是冷加工硬化。冷轧之后强度能到1500MPa,弹性也好。弹簧、轨道交通配件、弹性元件是它的主战场。
3. 303:车削加工的好帮手
303加了硫,切削性能比304好得多。切屑容易断,刀具磨损小。代价是耐腐蚀性比304弱一点。大批量车削的螺栓、轴套、阀件用303很合适。
4. 304:行业标杆,什么都行但什么都不突出
18-8铬镍配比,综合性能均衡。厨具、食品设备、普通管道和设备外壳都能用。短板就一个:不耐海水和高氯离子环境。
5. 304L:焊厚板专用
碳含量≤0.03%,比304低一大截。焊接后不容易出现晶间腐蚀。石化设备、换热器、厚板焊接结构件优先选它。强度比304略低一点,但焊接安全多了。
6. 316:加了钼,抗点蚀更强
16加了2%-3%的钼,抗点蚀和氯离子腐蚀明显优于304。沿海设备、化工普通介质设备用316没错。
7. 316L:海洋化工的当家花旦
316的低碳版,目前海洋和化工领域应用最广的不锈钢之一。焊后不用固溶处理,抗晶间腐蚀很稳。海洋零部件、制药设备、海水管路都靠它。
8. 321:加钛,专治高温焊接
321加了钛,把碳“锁”住,焊接和高温工况下不会析出碳化物。适合430℃到900℃的高温焊接件,比如排气管、锅炉换热部件。注意:钛元素不适合食品接触场景。
9. 309S:中温耐热
高铬镍配方,抗氧化能力强。980℃以下反复加热没问题。工业炉内衬、高温热处理工装是它的主场。10. 310S:真正的耐高温选手
最高使用温度能到1100℃。铬含量24%-26%,镍含量19%-22%。炉膛、高温窑炉构件、辐射管都靠它。价格不便宜,但耐高温场合没它不行。
11. 904L:超级奥氏体,专啃硬骨头
高镍高钼,耐强硫酸、磷酸等强腐蚀介质是它的绝活。化工强腐蚀设备、高端仪表部件用得上。成本昂贵,非极端工况别轻易上。
二、铁素体不锈钢:带磁性,便宜实惠铁素体不锈钢自带磁性,不含镍,成本低。不能淬火硬化,导热比奥氏体好,抗应力腐蚀开裂也不错。缺点是焊接韧性差一些。
12. 409L:汽车排气的专属钢
汽车排气系统的专用材料。耐高温氧化,性价比高。排气管、消音器基本都是它。13. 430:俗称“不锈铁”
最普及的铁素体不锈钢。室内家电外壳、装饰面板常用。氯离子环境容易点蚀生锈,海边别用。
三、马氏体不锈钢:带磁性,能淬火变硬马氏体不锈钢强磁性,可以淬火回火提高硬度和耐磨性。耐腐蚀不如奥氏体,主要追求硬度和耐磨。
14. 410:基础款马氏体
强度不错,耐腐蚀一般。阀门零件、泵轴、紧固件够用。
15. 420:刀具钢
淬火后硬度高,被称为 “刃具级”马氏体钢。刀具、剪刀、医疗器械刃具都靠它。
16. 440C:硬度最高的不锈钢之一
高碳马氏体,淬火回火后硬度可达HRC58-60。高端轴承、刀具、阀门密封件是它的主战场。耐腐蚀性有限,别指望它在腐蚀环境下撑太久。
四、双相不锈钢:强度翻倍,抗氯离子一绝奥氏体加铁素体各占一半,屈服强度大约是奥氏体的两倍。抗氯离子应力腐蚀能力特别突出。价格较高,但物有所值。
17. 2205:通用双相钢
海水、脱硫、造纸、化工换热器都能用。替代316L应对苛刻含氯工况是它最常见的用法。
18. 2507:超级双相钢
钼含量更高,耐点蚀性能更强。耐点蚀当量PREN值能达到43。高盐、海洋油气、海水淡化设备靠它撑场面。
五、沉淀硬化不锈钢:17-4PH,工程高频选手虽然没算进上面18种,但17-4PH在工程上用得非常多。通过时效处理获得超高强度,抗拉强度能到1310MPa以上。航空、高端阀门、高强度结构件都离不开它。
选型其实就这几条普通室内环境:304够用,预算紧就201。焊接厚板:304L、316L,规避晶间腐蚀。沿海、海水、氯离子环境:316L→2205→2507,逐级往上走。高温工况:中温选321,高温选309S/310S。大批量车削加工:303最顺手。要硬度要耐磨:马氏体420、440C。强腐蚀化工介质:904L、超级双相钢。很多失效案例,不是钢材质量差,是牌号选错了。不锈钢没有万能牌号。介质是什么、温度多高、氯离子含量多少、要不要焊接、预算多少——这几个问题问清楚了,选型就不会跑偏。