本文主要按照奧氏體，鐵素體，馬氏體，雙相及沉淀硬化5大不銹鋼類型，來(lái)分別聊聊其特性和典型的不銹鋼牌號(hào)及其應(yīng)用。奧氏體不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的不銹鋼類型，它以英國(guó)冶金學(xué)家威廉·錢德勒·羅伯茨·奧斯汀爵士的名字命名。
常用不銹鋼類型占比，其中奧氏體不銹鋼占74%，鐵素體不銹鋼占18%，馬氏體和沉淀硬化鋼占5%，雙相不銹鋼占3%。
馬氏體，鐵素體，奧氏體，雙相不銹鋼演變過程，從下到上耐腐蝕能力提高。
奧氏體鋼的牌號(hào)包括200系列（鉻、鎳、錳合金）和300系列（鉻、鎳合金）。200系列通常用于洗衣機(jī)桶和結(jié)構(gòu)應(yīng)用。300系列常用于鍋碗瓢盆、半導(dǎo)體設(shè)備，食品設(shè)備、化學(xué)設(shè)備和建筑應(yīng)用等。
奧氏體不銹鋼系列。
奧氏體不銹鋼種，及其添加不同元素改變鋼的耐腐蝕性，焊接性，加工性等演變過程。
奧氏體不銹鋼中鎳含量為10-20%，鉻含量約為20-25%，碳含量通常低于0.25%。其中鎳的作用是抑制奧氏體轉(zhuǎn)變：它使得轉(zhuǎn)變?nèi)绱司徛灾劣?/span>奧氏體相即使在室溫及以下也是穩(wěn)定的。
奧氏體，鐵素體，馬氏體晶體結(jié)構(gòu)。
奧氏體不銹鋼主要由奧氏體相組成，具有面心立方（FCC）晶體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)允許原子緊密堆積，并產(chǎn)生相對(duì)較好的延展性。所以FCC提供了良好的成型性，使奧氏體不銹鋼更容易變形和而不斷裂。奧氏體結(jié)構(gòu)在典型熱處理范圍內(nèi)的溫度下保持穩(wěn)定，也就是說奧氏體不銹鋼在加熱和冷卻過程中不會(huì)發(fā)生相變，所以?shī)W氏體不銹鋼不能通過熱處理硬化，通常通過冷加工以增加強(qiáng)度和硬度并改善表面光潔度。奧氏體不銹鋼300系列用于90%以上的不銹鋼焊接應(yīng)用，原因很簡(jiǎn)單，奧氏體不銹鋼比馬氏體、鐵素體或沉淀硬化不銹鋼更容易焊接。300系列奧氏體不銹鋼的焊接接口即使在焊接狀態(tài)下也具有高韌性。1.穩(wěn)定的奧氏體結(jié)構(gòu)：奧氏體不銹鋼在焊接過程中保持其奧氏體晶體結(jié)構(gòu)。與在焊接過程中可能發(fā)生相變的其他不銹鋼不同，這種穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)最大限度地降低了焊接引起的脆性和裂紋風(fēng)險(xiǎn)。2.低導(dǎo)熱率：與其他一些金屬相比，奧氏體不銹鋼的導(dǎo)熱率相對(duì)較低。這一特性有助于將熱量集中在焊接區(qū)域，從而更好地控制焊接過程。較慢的冷卻速率與較低的熱導(dǎo)率相關(guān)，這有助于降低開裂的敏感性。3.高鎳含量：奧氏體不銹鋼中的高鎳含量有助于其焊接過程中的穩(wěn)定性和延展性。因?yàn)殒囉兄诜乐勾嘈韵嗟男纬桑⒃鰪?qiáng)材料吸收熱膨脹應(yīng)力而不開裂的能力。4.低碳含量：奧氏體不銹鋼的低碳版本通常用于焊接應(yīng)用。低碳含量可最大限度地減少晶界處碳化鉻的形成，從而降低焊接過程中對(duì)晶間腐蝕的敏感性。5.耐腐蝕性：奧氏體不銹鋼以其優(yōu)異的耐腐蝕性而聞名，在焊接過程中熱影響區(qū)仍能保持這種耐腐蝕性。這種耐腐蝕性可確保焊接接口保留其保護(hù)性鈍化層，從而防止出現(xiàn)與腐蝕相關(guān)的問題。6.延展性和韌性：奧氏體不銹鋼具有高延展性和韌性，允許在焊接過程中變形和吸收應(yīng)力，這種延展性有助于防止裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展。由于鉻含量很高（16-30%），奧氏體不銹鋼在低溫和高溫下都具有良好的耐腐蝕性。關(guān)于奧氏體不銹鋼的磁性，我再補(bǔ)充一點(diǎn)，奧氏體不銹鋼焊縫金屬的磁特性實(shí)際上會(huì)有所不同，從無(wú)磁性（如完全奧氏體不銹鋼310、320和330）到顯著磁性（如312不銹鋼），其中鐵素體含量是造成磁性的相。最常見的奧氏體不銹鋼，如308（L）、309（L）、316（L）和347，由于存在一些鐵素體而具有輕微的磁性。盡管完全退火的奧氏體不銹鋼是無(wú)磁性的，但對(duì)較低合金鋼種，例如304進(jìn)行冷加工可能會(huì)產(chǎn)生一定程度的磁性。304不銹鋼是應(yīng)用最廣泛的奧氏體鋼。有時(shí)也稱為18/8不銹鋼，因?yàn)樗?8%的鉻和8%的鎳。304牌號(hào)在較寬的溫度范圍內(nèi)具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、抗氧化性和耐腐蝕性。然而，當(dāng)暴露于氯化物時(shí)，它容易受到點(diǎn)蝕和應(yīng)力腐蝕開裂。
常用不銹鋼加工、耐腐蝕、熱處理、磁性等特性一覽。
除了優(yōu)異的耐腐蝕性之外，304不銹鋼還具有高延展性。因此，它們可以很容易地成型并加工成各種產(chǎn)品。304不銹鋼的成形性高于316牌號(hào)。但是，它們需要在冷加工后進(jìn)行退火，以最大限度地減少加工硬化。304易于成型和焊接，并且易于滾壓成型為各種組件，適用于工業(yè)、建筑和運(yùn)輸領(lǐng)域。因?yàn)樗梢员粐?yán)重拉深，該等級(jí)不銹鋼是水槽、空心器皿和平底鍋等拉制不銹鋼零件的首選材料。304不銹鋼還用于機(jī)械緊固件（螺母、螺栓和螺釘）、工業(yè)工廠設(shè)備（壓力容器、儲(chǔ)存容器、管道）、廚具、餐具、炊具、裝飾件和建筑鑲板等。304牌號(hào)有低碳和高碳含量變體，分別為304L牌號(hào)和304H牌號(hào)。低碳含量：304L牌號(hào)的碳含量低于標(biāo)準(zhǔn)304牌號(hào)。碳含量通常限制在最大0.03%，從而最大限度地降低敏化風(fēng)險(xiǎn)和在晶界處形成碳化鉻。提高焊接性：由于碳含量低，304L提高了焊接性。這使得它適合焊接應(yīng)用，無(wú)需進(jìn)行焊后退火來(lái)恢復(fù)耐腐蝕性。減少敏化：304L中較低的碳含量降低了敏化的可能性，敏化是一種在晶界形成碳化鉻的現(xiàn)象，導(dǎo)致耐腐蝕性下降。
晶界處形成碳化鉻示意圖。
因?yàn)橛羞@些特性，304L通常用于需要焊接的應(yīng)用，例如化學(xué)、石化和食品加工行業(yè)的焊接部件。而與標(biāo)準(zhǔn)304牌號(hào)相比，304H的碳含量更高。碳含量通常在0.04-0.1%范圍內(nèi)。較高的碳含量提高了合金的蠕變強(qiáng)度和高溫強(qiáng)度性能。所以，304H通常用于需要高溫強(qiáng)度的應(yīng)用，例如工業(yè)爐、熱交換器和高溫化學(xué)加工。303不銹鋼含有17-19%鉻，8-10%鎳，還含有最少0.15%的硫和少量的錳和磷。相比于304，由于303不銹鋼添加了硫，可形成硫化錳，從而改善斷屑并減少刀具磨損，因此303有高度的切削加工性。但硫含量會(huì)影響其焊接性，可能焊后需要退火以恢復(fù)其耐腐蝕性。由于303不銹鋼鉻（17-19%）含量低于304（18-20%），因此其耐腐蝕性稍差。316是僅次于304的最受歡迎且使用最廣泛的不銹鋼牌號(hào)。它含有大量的鉬和大量的硅、錳、碳、鉻和鎳。高鉬濃度使得316在含鹽環(huán)境中比304更能抵抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。316具有良好的成型和焊接特性，焊接后通常不需要退火。
奧氏體不銹鋼種，及其添加不同元素改變鋼的耐腐蝕性，加工性，敏化性等演變過程。
類似于304有304L和304H兩個(gè)版本，316級(jí)也有兩種變體：316L和316H不銹鋼。316L碳含量較低，不易析出碳化鉻，因此當(dāng)需要大量焊接時(shí)，首選316L。同時(shí)，316H的碳含量較高，因此它具有更高的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度，更適合高溫應(yīng)用。316不銹鋼是海洋環(huán)境和煉油行業(yè)的首選。通常用于建造化學(xué)品儲(chǔ)罐、熱交換器、反應(yīng)器、熔爐和其他工藝設(shè)備。當(dāng)然它還用于建筑面板和欄桿。321不銹鋼是一種鈦穩(wěn)定奧氏體不銹鋼，具有良好的耐腐蝕性。通常是非磁性的，但在加熱過程中可能會(huì)顯示磁性。當(dāng)暴露在高溫下時(shí)，它具有優(yōu)異的抗碳化鉻析出能力。它還具有比304不銹鋼更高的蠕變和應(yīng)力斷裂特性。所有這些特性在高溫下都能保持，所以321特別適合高溫應(yīng)用。321H牌號(hào)是321牌號(hào)的改進(jìn)型，它具有增強(qiáng)的抗蠕變性，較高的碳含量提高了其在較高溫度下的強(qiáng)度。321和347不銹鋼用于飛機(jī)和航空航天部件、膨脹節(jié)、波紋管、熔爐部件、熱交換器、加熱元件管道和化學(xué)工藝設(shè)備等。301不銹鋼在常溫下輕度腐蝕環(huán)境中，具有與304相同的耐腐蝕性能。然而由于301鉻含量較低（16-18%），在極度腐蝕和高溫環(huán)境下的耐腐蝕性較低。301不銹鋼具有高強(qiáng)度，可在退火和冷加工條件下使用。它適用于焊接，然而，焊接301零件需要退火，以溶解焊接引起的碳化鉻沉淀，并防止晶間腐蝕。301L是301的變體，具有改進(jìn)的延展性和可焊性，它不需要退火即可獲得最大的耐腐蝕性。另一種變體是301LN，它含有更高的氮并具有更高的加工硬化率，這兩種變體都不需要退火。301和301LN不銹鋼用于飛機(jī)部件、軌道車、汽車、卡車、拖車、電器、幕墻結(jié)構(gòu)等。301L不銹鋼用于壓力容器、門和排水部件、器皿等。302不銹鋼含有約18%的鉻和8%的鎳。其化學(xué)成分幾乎與304相同，只是碳含量稍高一些。302具有高韌性、抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度和耐腐蝕性。
302 VS 304，由ChatGPT生成。
302不銹鋼采用低速和高進(jìn)給量加工，以克服其加工硬化傾向。由于粘性切屑的形成，建議在所有刀具上使用斷屑槽。302的推薦焊接方法是電阻焊和保護(hù)熔焊，必須進(jìn)行焊后退火。302不銹鋼通常用于食品處理設(shè)備、炊具、廚具、壓力容器和醫(yī)療工具。它們以彈簧（錐形壓縮彈簧）、篩網(wǎng)、電纜和線材形式廣泛銷售。347級(jí)不銹鋼是一種鈮穩(wěn)定奧氏體不銹鋼。與321牌號(hào)一樣，347牌號(hào)也不易析出碳化鉻，并具有優(yōu)異的耐晶間腐蝕性能。它具有比304牌號(hào)更高的抗蠕變和應(yīng)力斷裂性能。它具有良好的耐腐蝕性，其抗氧化性略優(yōu)于321牌號(hào)。309不銹鋼至少含有22%鉻、12%鎳和少量碳。它具有優(yōu)異的耐腐蝕性和抗氧化性，在高溫下保持高拉伸和蠕變強(qiáng)度，它可以承受鹽分環(huán)境。309易于軋制、成型、沖壓和深拉，冷加工后需進(jìn)行退火，以防止加工硬化并保持其延展性。309不銹鋼用于建造鍋爐、熔爐、烤箱、熱交換器、窯爐、飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車排氣部件等。總體來(lái)說，300系列奧氏體不銹鋼用于90%以上的不銹鋼焊接應(yīng)用，原因很簡(jiǎn)單，奧氏體不銹鋼比馬氏體、鐵素體或沉淀硬化不銹鋼更容易焊，300系列鋼的焊接接頭即使在焊接狀態(tài)下也具有高韌性。它們?cè)诘蜏睾透邷叵露季哂辛己玫哪透g性和優(yōu)異的強(qiáng)度。
常用不銹鋼機(jī)械性能。
201不銹鋼含有16-18%的鉻和3.5-5.5%的鎳。它是304不銹鋼和高鎳合金的替代品。由于鎳含量較低，它的防腐蝕能力低于平均水平。但它比其他不銹鋼便宜，并且可以增加錳和氮的濃度來(lái)提高其屈服強(qiáng)度。201不銹鋼的多功能性歸功于其良好的成型性和焊接性。201常用于結(jié)構(gòu)件、家居用品、門窗、汽車零部件、火車車廂和拖車等。202不銹鋼含有17-19%的鉻、4-6%鎳和7.5-10%的錳。它是廣泛用于沉淀硬化的不銹鋼牌號(hào)之一，具有良好的耐腐蝕性、高硬度、韌性（即使在較低溫度下）和可焊性。它與302不銹鋼有相似的性能，但202的屈服強(qiáng)度較低。202可在退火狀態(tài)下進(jìn)行機(jī)加工，與201一樣，202也具有成本效益。202不銹鋼可制成板材、卷材，用于制造家居用品、廚具、結(jié)構(gòu)件、汽車裝飾等。
鐵素體不銹鋼具有體心立方（BCC）晶體結(jié)構(gòu)。其鉻含量很高，范圍為11%至27%，但只含有少量鎳或不含鎳。鐵素體不銹鋼的碳含量較低（約0.03%），使其具有很高的延展性和成型性，容易加工成更薄的規(guī)格，通常用于汽車排氣系統(tǒng)、電器、鍋爐、炊具和室內(nèi)建筑。然而，與奧氏體鋼一樣，它們不能通過熱處理硬化。鐵素體不銹鋼具有與低碳鋼相似的性能，但是由于其含有大量的鉻，可在表面形成保護(hù)性氧化層，防止腐蝕，所以具有更好的耐腐蝕性，但其耐腐蝕性不如奧氏體不銹鋼，因?yàn)殍F素體鋼具有體心立方（BCC）結(jié)構(gòu)，而奧氏體鋼具有面心立方（FCC）結(jié)構(gòu)，奧氏體鋼的FCC結(jié)構(gòu)提供更好的耐腐蝕性和耐用性。另外鐵素體不銹鋼的鎳含量通常低于奧氏體不銹鋼。鎳增強(qiáng)奧氏體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并在提供卓越的耐腐蝕性方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，而鐵素體不銹鋼中大量缺乏鎳，限制了它的耐腐蝕能力。同時(shí)，因?yàn)殂t能夠形成穩(wěn)定的氧化層，保護(hù)材料免受熱引起的降解，所以鐵素體不銹鋼也具有良好的耐熱性。另外，合金元素（特種牌號(hào)鐵素體鋼通常包括鉬、鋁和鈦等合金）有助于鐵素體不銹鋼的抗裂性，特別是在高溫和腐蝕環(huán)境中。
鐵素體不銹鋼系列。
鐵素體鋼添加不同元素，以改變其耐腐蝕性，焊接性及加工性的演變過程。
因?yàn)殍F素體鋼具有高導(dǎo)熱性，因此它們是構(gòu)建鍋爐、熱交換器和其他涉及傳熱應(yīng)用的合適材料。由于鐵素體鋼的熱膨脹系數(shù)低，因此它們?cè)诤軐挼臏囟确秶鷥?nèi)尺寸穩(wěn)定。由于鐵素體還具有出色的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，這使得它們能夠承受氯化物、高濕度和高溫。因此鐵素體鋼可用于抵抗氯化物應(yīng)力腐蝕開裂、水介質(zhì)中的腐蝕、高溫氧化以及氯化物介質(zhì)中的點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。應(yīng)用包括汽車排氣設(shè)備、散熱器水箱、催化反應(yīng)器、干肥罐和動(dòng)物防護(hù)罩等。
常用鐵素體不銹鋼演變過程。
一些常見的鐵素體不銹鋼如圖上圖所示，AISI400系列涵蓋鐵素體不銹鋼和馬氏體不銹鋼。隨著Cr含量的增加超出馬氏體類的11.5-18%范圍，即使在高溫下，主要的冶金結(jié)構(gòu)也是鐵素體。在某些牌號(hào)中，有足夠的碳和氮，可在高溫下產(chǎn)生一些奧氏體，從而在快速冷卻時(shí)產(chǎn)生部分硬化，然而一般來(lái)說，鐵素體不銹鋼不易硬化。由于脆化問題，鐵素體不銹鋼不易于焊接，主要用于非結(jié)構(gòu)應(yīng)用。1.高導(dǎo)熱率：與奧氏體不銹鋼相比，鐵素體不銹鋼具有更高的導(dǎo)熱率。這意味著它們可以更有效地散熱，保持焊接所需的熱量可能具有挑戰(zhàn)性。2.快速冷卻速率：鐵素體不銹鋼在焊接過程中往往會(huì)經(jīng)歷快速冷卻速率，特別是在較厚的部分。這種快速冷卻會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)中形成脆性相，例如馬氏體，從而增加開裂的風(fēng)險(xiǎn)。3.對(duì)氫脆的敏感性：鐵素體不銹鋼在焊接過程中更容易受到氫脆的影響。焊接過程會(huì)將氫引入材料中，如果管理不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致氫致裂紋的形成。4.對(duì)熱裂紋的敏感性：鐵素體不銹鋼容易發(fā)生熱裂紋，特別是在存在硫和磷等雜質(zhì)的情況下。焊接過程可能會(huì)引入這些雜質(zhì)，適當(dāng)?shù)暮附蛹夹g(shù)（例如預(yù)熱和控制層間溫度）對(duì)于最大限度地降低熱裂風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。5.低溫下的延展性有限：鐵素體不銹鋼在較低溫度下表現(xiàn)出延展性降低，并且焊接過程涉及局部加熱和冷卻。這種溫度波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致焊接接頭脆化并降低韌性。6.碳化鉻的形成：鐵素體不銹鋼可能容易在晶界處形成碳化鉻，特別是當(dāng)碳含量較高時(shí)。這會(huì)導(dǎo)致熱影響區(qū)的敏化和耐腐蝕性能降低。最常用的鐵素體鋼是430，在某些應(yīng)用中，該鋼可以用作奧氏體鋼304的替代品。
430不銹鋼的碳、鎳和其他合金元素的濃度非常低，這使得430不銹鋼更便宜。它具有良好的耐熱性和耐腐蝕性，可處理有機(jī)酸和硝酸，當(dāng)然作為鐵素體不銹鋼，它具有優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕開裂性能。430具有良好的切削加工性和成型性以及較低的加工硬化率，但其延展性較低，容易產(chǎn)生磨損。430不銹鋼常見于洗衣機(jī)滾筒、廚房水槽、餐具、室內(nèi)面板、汽車裝飾件、硝酸罐等。434不銹鋼是最常見的不可硬化鐵素體不銹鋼，其含有高鉬，以提高其耐腐蝕性和耐熱性，其性能接近430。作為一種應(yīng)用非常廣泛的鐵素體不銹鋼，434能夠承受高達(dá)815°C的溫度。由于其優(yōu)異的耐高溫性能，無(wú)法通過熱處理硬化，只能像低碳鋼一樣冷成型。434不銹鋼的主要用途是作為汽車裝飾。此外還用于爐室、抽油煙機(jī)、蒸汽熨斗底座以及化學(xué)加工設(shè)備等。409是通過鈦和（或）鈮的存在而穩(wěn)定的鐵素體不銹鋼，它在高溫下保持良好的機(jī)械性能和耐腐蝕性。409具有良好的成型性和焊接特性，可采用電弧焊、電阻點(diǎn)焊、縫焊等多種方法進(jìn)行焊接。然而，409焊接需要預(yù)熱至150-260攝氏度，并進(jìn)行焊后退火以提高延展性。它不適合美觀應(yīng)用，因?yàn)樗菀仔纬奢p微的表面生銹。409不銹鋼最初是為汽車排氣系統(tǒng)開發(fā)的，但其應(yīng)用范圍已擴(kuò)展到催化轉(zhuǎn)化器、消聲器、燃油過濾器、熱交換器和農(nóng)業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域。馬氏體不銹鋼具有體心四方晶體結(jié)構(gòu)。它們由11.5-18%的鉻和0.1-1.2%的碳組成。馬氏體400系列以德國(guó)冶金學(xué)家阿道夫·馬滕斯（Adolf Martens）的名字命名，是低碳（0.1–1%）、低鎳（低于2%）鋼，含有鉻（12%至14%）和鉬（0.2–1%）。
該類不銹鋼與鐵素體不銹鋼共享AISI400編號(hào)，有時(shí)被稱為純鉻牌號(hào)。相比之下，奧氏體不銹鋼本質(zhì)上是鉻鎳合金。410是馬氏體類的主要合金，Cr含量為11.5%至13.5%。馬氏體不銹鋼中的碳和鉻協(xié)同作用，防止奧氏體在快速冷卻過程中轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體。其結(jié)果是產(chǎn)生一種扭曲的BCT結(jié)構(gòu)，稱為馬氏體（體心四方晶系—類似于BCC，但在一個(gè)方向上伸長(zhǎng)）。馬氏體不銹鋼按含碳量分為低碳馬氏體鋼（碳0.05-0.25%）和高碳馬氏體鋼（碳0.61-1.50%）兩類。低碳馬氏體鋼具有更好的耐腐蝕性，但高碳馬氏體鋼強(qiáng)度更高，更脆。馬氏體不銹鋼相對(duì)較高的強(qiáng)度和脆性歸因于其高碳含量。然而，馬氏體不銹鋼中的鎳含量較低，這使得它們的耐腐蝕性較差。通過轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體而硬化的不銹鋼需要經(jīng)過回火以獲得所需的工程性能。在高溫下，它們具有奧氏體結(jié)構(gòu)，冷卻至室溫后轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體結(jié)構(gòu)。不幸的是，這種回火會(huì)影響腐蝕敏感性。例如，當(dāng)合金在450°C至600°C的溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，420型不銹鋼的腐蝕敏感性達(dá)到最大。馬氏體不銹鋼的硬度和強(qiáng)度可以通過時(shí)效硬化、退火、淬火和回火等熱處理工藝來(lái)提高。馬氏體鋼經(jīng)過熱處理硬化，適用于需要硬度、強(qiáng)度和耐磨性的應(yīng)用，例如用于制造刀具、緊固件、手術(shù)設(shè)備和渦輪葉片。馬氏體不銹鋼具有磁性且耐沖擊。然而，由于其脆性，它們難以焊接和成型。馬氏體不銹鋼在海水中會(huì)受到均勻和非均勻的侵蝕。即使是弱氯化物，不均勻侵蝕的潛伏時(shí)間通常也只有幾個(gè)小時(shí)或幾天。
馬氏體不銹鋼體系。
馬氏體不銹鋼演化過程。
馬氏體不銹鋼演化過程。
總體來(lái)說，雖然馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性不如200和300奧氏體不銹鋼，但它具有磁性、非常堅(jiān)固、高度可加工，并且可以通過熱處理硬化。馬氏體不銹鋼合金含量較低，成本比奧氏體不銹鋼低。經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗螅鼈冊(cè)谠S多環(huán)境下都具有足夠的耐腐蝕性，并且還具有高強(qiáng)度和良好的疲勞性能以及出色的耐磨性、抗氧化性。由于在中等高溫下具有良好的拉伸和蠕變強(qiáng)度，因此它們適用于中等高溫。蠕變強(qiáng)度是金屬在低于屈服點(diǎn)的應(yīng)力下長(zhǎng)時(shí)間處于高溫下的緩慢變形。馬氏體不銹鋼的典型應(yīng)用包括用于渦輪葉片（高速流體流動(dòng)）的403型、用于閥座表面的410型以及用于餐具、剃須刀片和手術(shù)器械的420型和431型。410不銹鋼是一種可熱處理的通用馬氏體不銹鋼，含鉻11.5%。410不銹鋼經(jīng)過硬化、回火和拋光等工藝，以提高耐磨性、耐腐蝕性和整體機(jī)械性能。它與水、空氣、熱氣體、食品和大多數(shù)化學(xué)品（如弱酸、硝酸、濃硫酸、稀乙酸）兼容。然而，由于410鎳含量較低，僅適用于輕度至中度腐蝕環(huán)境。410不銹鋼可以通過大多數(shù)傳統(tǒng)的焊接方法進(jìn)行焊接。為了降低開裂的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)在150°C至260°C之間預(yù)熱。還應(yīng)進(jìn)行焊后退火。該牌號(hào)在回火和退火工藝后仍保持其易于機(jī)械加工的性能。410不銹鋼用于煉油設(shè)備、泵、閥門、切削工具、以及螺栓、螺釘、螺母和襯套等機(jī)器元件。420不銹鋼含碳量較高，為0.15%至0.45%，鉻含量最低為12%。它是410牌號(hào)的更高形式。硬化和應(yīng)力消除后，其強(qiáng)度顯著增加，約1000MPa。其耐腐蝕性低于奧氏體和鐵素體不銹鋼，但足以耐受弱酸、堿、淡水、正常大氣條件和食品。退火狀態(tài)下具有良好的延展性，但耐腐蝕性較差，因此它在完全硬化、表面研磨或拋光的條件下使用。420易于機(jī)械加工，但其機(jī)械加工性隨著硬度的增加而降低。硬度大于30HRC的420級(jí)鋼難以加工。420廣泛用于制造切削工具（例如、剪刀、刀片）、餐具、針、牙科器械和襯套。420HC不銹鋼的碳含量高于420，但與其他鋼種相比，被認(rèn)為是更軟的鋼，被評(píng)為中檔鋼。其較高的碳含量賦予420HC較高的硬度。420HC非常適合制造切削工具，因?yàn)樗哂辛己玫牡度斜３至Σ⑶乙子谀ヤJ。刃口保持性的意義是指保持刃口鋒利的能力。420HC牌號(hào)比420牌號(hào)貴，并且耐腐蝕性較差。使用420HC制成的刀具深受獵人和漁民的歡迎，因?yàn)?20HC在惡劣的天氣條件下仍能保持良好的性能。420HC不銹鋼很容易磨利，但不像鋼刀片那樣能保持邊緣，因此需要經(jīng)常磨利。420J2不銹鋼價(jià)格便宜，并且在家庭和工業(yè)環(huán)境等溫和氣氛中具有耐腐蝕性。此外，420J2還可耐稀硝酸、碳酸、氨、原油、洗滌劑溶液、醋、食用酸、多種石油產(chǎn)品等。420J2不銹鋼與其他鋼的區(qū)別在于其在淬火和回火條件下的強(qiáng)度和抗沖擊性。它可以車削、鉆孔和彎曲。420J2不銹鋼用于制造手術(shù)器械、匕首、劍、家用剪刀和理發(fā)剪刀等。440分為440A，440B，440C和440F不銹鋼。440C不銹鋼是高碳鋼，經(jīng)熱處理后具有高硬度、耐磨性和強(qiáng)度。440C 由于鉻含量較高，通常可提供最高的耐腐蝕性。440A和440B牌號(hào)具有與440C類似的特性， 440A到440C碳含量依次增加。440F是440C的易切削版本，添加了硫以提高切削加工性，用于需要易于加工的應(yīng)用，例如螺釘、螺栓和閥門部件。其碳含量與440C相似。由于存在過度回火的風(fēng)險(xiǎn)，440不銹鋼不應(yīng)用于高溫應(yīng)用。440的所有子級(jí)都具有相似的性能，其中440C級(jí)具有與不銹鋼級(jí)304相似的耐腐蝕性能。440不銹鋼用于閥門、閥座、球軸承和餐具等。440A和440B適用于餐具和通用應(yīng)用，而440C則首選高端刀片和精密儀器。440F 用于需要增強(qiáng)機(jī)械加工性能的應(yīng)用。雙相不銹鋼通常含有22-25%的鉻和5%的鎳。例如，2304含有23%鉻和4%鎳，而2205含有22%鉻和5%鎳。除了與鉻和鎳合金化外，雙相不銹鋼通常還添加氮（0.10-0.20%）和鉬（1.0-4.0%）。氮提高屈服強(qiáng)度并減緩脆性金屬間化合物的形成。鉬提高了合金的耐點(diǎn)蝕性和耐縫隙腐蝕性。雙相不銹鋼在其顯微組織中同時(shí)具有大約相等比例的奧氏體相和鐵素體相。在鍛造或鑄造雙相不銹鋼中，這種微觀結(jié)構(gòu)通常是通過1038-1149°C溫度范圍內(nèi)的熱處理獲得的。鑄造時(shí)，這些鋼通常含有約80%或更多的鐵素體，并且除了少量奧氏體之外，它們通常還含有脆性金屬間化合物。熱處理溫度足夠高以溶解金屬間化合物，但又足夠低以使得一些鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。從熱處理溫度進(jìn)行非常快速的冷卻（通常是水淬）可以防止新的金屬間化合物形成，并留下通常為40-60%鐵素體和奧氏體的室溫微觀結(jié)構(gòu)。
正因?yàn)槠溆需F素體和奧氏體結(jié)構(gòu)，所以它們的強(qiáng)度是普通奧氏體不銹鋼的兩倍。其韌性、延展性和成形性高于鐵素體鋼，但不如奧氏體鋼。雙相不銹鋼具有繼承自鐵素體一側(cè)的良好的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，隨著成分的不同，雙相不銹鋼的耐腐蝕性差異很大，隨著鎳、鉬和氮含量的增加，耐點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕的能力也增強(qiáng)。抗應(yīng)力腐蝕開裂，但不如鐵素體鋼。韌性優(yōu)于鐵素體鋼，但低于奧氏體鋼。大約是奧氏體鋼強(qiáng)度的兩倍。優(yōu)異的抗點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕開裂性能。高抗氯離子侵蝕能力，高焊接性。
所以雙相鋼既堅(jiān)固又靈活，專有的雙相不銹鋼合金已成功應(yīng)用于熱交換器管材、油田管材和管道、海上平臺(tái)、氣井、鑄造泵閥體以及處理海水或酸性氣體或石油的配件等。在地?zé)岱?wù)中的使用可能證明雙相鋼遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于任何奧氏體不銹鋼。合金2205在化學(xué)加工行業(yè)中的需求量很大，因?yàn)樗哪吐然稂c(diǎn)蝕和縫隙腐蝕能力至少與317L一樣好，并且比304L或316L具有更好的抗應(yīng)力腐蝕開裂能力。就成本而言，雙相不銹鋼仍然是奧氏體不銹鋼的更便宜的替代品。沉淀硬化不銹鋼是Fe-Cr-Ni合金系列，含有少量的銅、鋁、鈦和鉬等添加劑。沉淀硬化不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)是部件可以在退火條件下制造，然后通過482-593°C的處理進(jìn)行硬化（強(qiáng)化），以使這些元素作為硬質(zhì)金屬間元素沉淀，析出相阻礙位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)、晶格結(jié)構(gòu)中的缺陷，并賦予不銹鋼優(yōu)異的強(qiáng)度和硬度。沉淀硬化不銹鋼強(qiáng)度水平高達(dá)1792Mpa（超過馬氏體不銹鋼的強(qiáng)度），耐腐蝕性能與奧氏體不銹鋼相當(dāng)。沉淀硬化不銹鋼分為三類：馬氏體、奧氏體和半奧氏體沉淀硬化不銹鋼。奧氏體沉淀硬化鋼在所有溫度下都能保持其晶體結(jié)構(gòu)。半奧氏體沉淀硬化鋼在固溶處理和淬火后仍保持奧氏體，深冷處理或冷加工后奧氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織。
沉淀硬化不銹鋼用于航空航天和船舶部件、油箱、起落架蓋、泵部件、軸系、螺栓、鋸、刀具和柔性波紋管接頭等。
