不锈钢与碳钢物理性能对比：密度、电阻率、线膨胀系数及磁性分析

不锈钢的物理性能、机械性能和耐热性

不锈钢的物理性能

比较不锈钢和碳钢的物理性能数据，碳钢的密度略高于铁素体和马氏体不锈钢，但略低于奥氏体不锈钢；按电阻率由高到低分为碳钢、铁素体、马氏体和奥氏体不锈钢；线膨胀系数也进行类似排序。奥氏体不锈钢最高，碳钢最低；碳钢、铁素体和马氏体不锈钢都具有磁性。奥氏体不锈钢无磁性，但经过冷作硬化形成张力体相变时会产生磁性。可以采用热处理的方法消除这种马氏体组织，恢复其非磁性。

与碳钢相比，奥氏体不锈钢具有以下特点：

1）负电率高，约为碳钢的5倍。

2）线膨胀系数大，比碳钢大40%，并且随着温度的升高，线膨胀系数的值也相应增大。

3）导热系数低，约为碳钢的1/3。

不锈钢的机械性能

无论不锈钢板还是耐热钢板，奥氏体钢板的综合性能最好。它们具有足够的强度、优良的塑性和低硬度。这也是它们被广泛使用的原因之一。奥氏体不锈钢与大多数其他金属材料相似。其抗拉强度、屈服强度和硬度随温度降低而增加；其塑性随温度降低而降低。其拉伸强度在15~80℃温度范围内增加较为均匀。更重要的是：随着温度降低，其冲击韧性下降缓慢，且不存在脆性转变温度。因此，不锈钢在低温下仍能保持足够的塑性和韧性。

不锈钢的耐热性

耐热性是指在高温下抵抗氧化或气体介质腐蚀的能力，即热稳定性，同时在高温下具有足够的强度，即热强度。

不锈钢国际标准

标准 标准名称

GB 中华人民共和国国家标准（国家技术监督局）

KS 韩国标准 韩国工业标准协会

AISI 美国钢铁协会规范 美国钢铁协会

SAE 汽车工程师协会规范 汽车工程师协会

ASTM 美国测试与材料协会

AWS 美国焊接协会规范 美国焊接协会

ASME 美国机械工程师协会规范

BS 英国标准 英国标准

DIN 德国标准规范 Deutsch Industria Normen

CAS 加拿大标准协会

API 美国石油协会规范 美国石油协会

KR 韩国航运抵抗者规格 韩国航运抵抗者

NK 日本各省协会规格 Hihon Kanji Koki

LR 英国航运协会规范 Llouds Register of Shipping

AB 美国船级社规格

JIS 日本工业标准 日本标准

316 和 316L 不锈钢

316和317不锈钢（317不锈钢的性能见下文）是含钼不锈钢。 317不锈钢中的钼含量略高于316不锈钢。由于钢中含有钼，该钢的综合性能优于310和304不锈钢。在高温条件下，当硫酸浓度低于15%和高于85%时，316不锈钢有广泛的用途。 316不锈钢还具有良好的抗氯化物侵蚀能力，因此常用于海洋环境。 316L不锈钢的最大碳含量为0.03，可用于焊接后无法进行退火以及需要最大耐腐蚀性的应用。

耐腐蚀性：耐腐蚀性优于304不锈钢，在制浆造纸生产过程中具有良好的耐腐蚀性。此外，316不锈钢还能够抵抗海洋和腐蚀性工业大气的腐蚀。

耐热性：在1600度以下间歇使用和1700度以下连续使用时，316不锈钢具有良好的抗氧化性：在800-1575度范围内，最好不要连续使用316不锈钢，但在此316不锈钢在温度范围外连续使用时具有良好的耐热性。 316L不锈钢的抗碳化物析出能力比316不锈钢好，可以在上述温度范围内使用。

热处理：在1850-2050度的温度范围内退火，然后进行快速退火，然后快速冷却。 316不锈钢不能通过热处理硬化。

焊接：316不锈钢具有良好的焊接性能。可以使用所有标准焊接方法进行焊接。焊接时，根据用途可采用316Cb、316L或309Cb不锈钢焊条或焊条进行焊接。为了获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢的焊接断面需要在焊后进行退火处理。如果使用316L不锈钢，则不需要焊后退火。

典型用途：纸浆和造纸设备的热交换器、染色设备、薄膜加工设备、管道、沿海地区建筑物的外部材料。

不锈钢加工及施工

拉深深加工：容易产生摩擦热，因此采用耐高压、耐热的不锈钢。同时，成型加工后应除去表面附着的油污。

焊接：焊接前应彻底清除对焊接有害的铁锈、油污、水分、油漆等，并选用适合钢种的焊条。点焊时间距比碳钢点焊短，应使用不锈钢刷清除焊渣。焊接后，为防止局部腐蚀或强度损失，应对表面进行打磨或清理。

切割和冲压：由于不锈钢比普通材料强度更高，因此在冲压和剪切时需要更高的压力。只有刀与刀之间的间隙准确，才不会发生剪切破坏和加工硬化。最好使用等离子或激光切割。当必须采用气割或电弧切割时，应对热影响区进行磨削，必要时进行热处理。

弯曲加工：薄板可弯曲至180度，但为了减少曲面裂纹，弯曲半径最好为板厚的2倍。厚板沿轧制方向时，半径为板厚的2倍。沿与轧制方向垂直的方向弯曲时，半径为板厚的2倍。 4 倍板厚的半径是必要的，特别是在焊接过程中。为防止加工裂纹，焊接区表面应进行打磨。

施工及施工注意事项

为了防止施工时刮伤和污染物粘附，不锈钢施工时贴膜进行。然而，随着时间的推移，粘合剂液体的残留物将会残留。根据膜的使用寿命，施工后去除膜时应清洗表面，并使用专用不锈钢工具。清洗一般钢质公用工具时，应清洗干净，防止粘有铁屑。 。

应注意不要让高腐蚀性的磁铁和石材清洁化学品接触到不锈钢表面。如果接触，应立即清洗。施工完毕后，应用中性清洁剂和水洗去表面附着的水泥、灰烬等物质。

不锈钢储运

储存：储存时应注意防潮、防尘、油污、润滑油等，以及表面生锈，或焊接不良而降低耐腐蚀性能。

当水分浸入薄膜与钢板基体之间时，腐蚀速度比没有薄膜时要快。存放于仓库时，应置于清洁、干燥、通风处，并保持原包装状态。不锈钢膜应避免直射光。应定期检查薄膜。如果薄膜变质（薄膜的使用寿命为6个月），应立即更换并加垫。如果纸质包装材料受潮，应立即除去底纸，防止表面腐蚀。

运输：运输时必须使用橡胶或枕木，避免表面划伤。应尽可能采用专用不锈钢防护材料。为避免指纹造成表面污染，操作时应戴手套。

为什么不锈钢也会生锈？

为什么不锈钢也会生锈？当不锈钢管表面出现棕色锈斑（点）时，人们会感到惊讶：“不锈钢不会生锈，如果生锈了，就不是不锈钢了，可能是钢有问题。”其实，这是由于对不锈钢缺乏了解而产生的一种片面错误观点。不锈钢在某些条件下也会生锈。不锈钢具有抵抗大气氧化的能力——即不锈钢，同时还具有在含有酸、碱、盐的介质中腐蚀的能力——即耐腐蚀。但其耐腐蚀性能随钢本身的化学成分、添加状态、使用条件和环境介质类型而变化。如304钢管，在干洗的气氛中，有绝对良好的抗锈蚀能力，但如果将其移至海滨，在含有大量盐分的海雾中，很快就会生锈； 316钢管性能非常好。好的。因此，并不是任何一种不锈钢都能在任何环境下耐腐蚀、不生锈。

不锈钢依靠其表面形成极薄、坚固、细腻、稳定的富铬氧化膜（保护膜），阻止氧原子的继续渗透和氧化，从而获得防锈的能力。一旦这层薄膜因某种原因不断受到破坏，空气或液体中的氧原子就会不断渗透或金属中的铁原子不断析出，形成疏松的氧化铁，金属表面就会受到不断的腐蚀。这种表面膜被破坏的方式有很多种，日常生活中最常见的有以下几种：

1、含有其他金属元素的灰尘或异种金属颗粒的附着物积聚在不锈钢表面。在潮湿的空气中，附件和不锈钢之间的冷凝水将两者连接成微型电池，引发电化学反应。 ，保护膜被破坏，称为电化学腐蚀。

2、有机汁液（如蔬菜、面汤、痰液等）粘附在不锈钢表面。在水和氧气存在下，它们形成有机酸。时间长了，有机酸会腐蚀金属表面。

3、不锈钢表面含有酸、碱、盐（如溅到墙壁上的碱水、石灰水），造成局部腐蚀。

4、在污染空气中（如含有大量硫化物、碳氧化物、氮氧化物的大气），遇到冷凝水时，会形成硫酸、硝酸、醋酸液点，引起化学腐蚀。

以上情况均会造成不锈钢表面保护膜损坏，引起腐蚀。因此，为确保金属表面永久光亮并防止生锈，我们建议：

1、装饰不锈钢表面必须经常清洁、擦洗，去除附着物，消除引起修饰的外界因素。

2、海边地区宜采用316不锈钢。 316材质可以抵抗海水腐蚀。 3、市场上部分不锈钢管的化学成分达不到相应的国家标准，不能满足304材质的要求。因此，也会造成生锈，这就需要用户慎重选择信誉好的厂家的产品。

为什么不锈钢也有磁性？

人们常常认为磁铁可以吸附不锈钢来验证其质量和真伪。如果没有吸引非磁性产品，则认为是好的、正品；如果它能吸引磁铁，则被认为是假货。事实上，这是一种极其片面、不切实际、错误的认定方法。不锈钢的种类很多，按其常温组织结构可分为几类：

1、奥氏体型：如304、321、316、310等；

2、马氏体或铁素体型：如430、420、410等；

奥氏体是无磁或弱磁性的，而马氏体或铁素体是有磁性的。

通常用作装饰管板的不锈钢大多是奥氏体304材质。一般来说，它是无磁性或弱磁性的。但由于冶炼或加工条件不同，化学成分发生波动，也可能出现磁性，但这并不能认为是假货或不合格，原因是什么？

如上所述，奥氏体是无磁或弱磁性的，而马氏体或铁素体是有磁性的。由于冶炼时成分偏析或热处理不当，会造成奥氏体304不锈钢中产生少量马氏体或铁素体。身体组织。这样，304不锈钢就会有弱磁性。

另外，304不锈钢冷加工后，组织结构也会转变为马氏体。冷加工变形程度越大，马氏体转变越多，钢的磁性也越大。就像一批钢带一样，生产出Φ76管材。无明显磁感应，生产Φ9.5管材。因为弯曲变形越大，磁感应就会越明显。方形矩形管的变形比圆管大，尤其是拐角部分，变形更剧烈，磁性更明显。

为了彻底消除上述原因引起的304钢的磁性，可以通过高温固溶处理恢复稳定的奥氏体组织，从而消除磁性。

特别需要指出的是，由于上述原因，304不锈钢的磁性与其他不锈钢材料，如430、碳钢等的磁性不在一个水平上。也就是说，304钢的磁性始终呈现弱磁性。

这就告诉我们，如果不锈钢磁性较弱或根本没有磁性，则应鉴定为304或316材质；如果其磁性与碳钢相同，且表现出较强的磁性，则应认定不是304材料。

我们建议大家在购买不锈钢产品时，应选择信誉好的厂家的产品。切勿贪图便宜，谨防上当受骗。

我国不锈钢管制造业要健康蓬勃发展

随着我国经济建设的快速发展，不锈钢的消费量不断增加，其中不锈钢管材的需求量也日益扩大，市场前景广阔。但目前国内不锈钢管在品种、规格、数量、质量等方面与市场需求还存在一定差距。从品种上看，国内不锈钢无缝钢管仍以国外已淘汰的1Gr18Ni9Ti为主。 。国内尿素级和高精度不锈钢质量仍难以保证；电站锅炉换热器管、化肥设备尿素管主要依赖进口；耐腐蚀性能好的双相不锈钢管国内生产很少。从产品规格来看，大口径、高要求的不锈钢管和超长管差距较大；通用型中小口径不锈钢管产能大于市场需求。从产品数量上看，较高标准的工业焊管，特别是要求较高的工业管材基本处于空白。普通不锈钢管产量与市场整体需求平衡。普通无缝管产能过剩。中低档标准产能 不锈钢装饰焊管市场供大于求。

近十年来，随着应用领域的迅速拓展，国内对不同材质、规格、品种、用途的不锈钢管材的需求激增。加之不锈钢管高附加值的吸引力，生产不锈钢管的企业当时已发展到十几家，目前已有400多家，综合生产加工能力超过100万吨。实际产量由1989年的5万吨增加到1999年的39万吨。产量达到5000吨的企业很少，大多数年产1000吨。以下是小工厂。

钢种已从单一奥氏体钢发展到马氏体、铁素体双相钢和高合金钢；产品品种包括无缝钢管，包括冷拔管、冷轧管、热挤压管、离心铸管、螺旋钢管等。焊管包括：等离子焊、氩弧焊、埋地焊管、电弧焊、光速焊、高频焊等焊管，可生产基本覆盖世界各国标准品种和规格的不锈钢管。不锈钢异型管有一百多个规格品种，产品用途涵盖工业和民用诸多领域。场地。世界一些发达国家不锈钢焊管产量占不锈钢管总产量的65%~75%。我国不锈钢焊管产能与国内市场需求不匹配。预计21世纪国内市场不锈钢焊管年需求量至少为6万吨，需要进口产品来弥补。

国内不锈钢焊管生产主要采用连续成型机组和UOE方法。焊接方法均采用惰性气体保护焊和连续成型机组。生产薄壁钢管的工艺一般采用单枪焊接。生产壁厚2-3.2毫米的工业管道也需要3-4枪焊接。一枪等离子加三枪氩弧焊等焊接方法。由于高能等离子体的深穿透能力强。对于壁厚小于6毫米的钢管，多采用等离子焊和单面焊双面成型。 UOE法主要生产大口径、厚壁不锈钢管，一般采用等离子焊或氩弧焊。现在，国内已经可以生产高质量的工业用不锈钢焊管，并且钢管内外表面的焊道可以进行平滑处理。使焊缝具有与木体相同的性能。为了保证工业管材的质量，采用了先进的焊缝跟踪、焊后精轧等先进技术。

目前，国内生产的不锈钢管普遍仍采用离线加工方式。用于不锈钢管材热处理的热处理炉大多为燃气式、连续式辊底炉。另外还有电加热连续式辊底炉一台、燃油连续式辊底炉三台、箱式炉两台。目前还应用了先进的在线热处理，国内有5条连续生产线在使用。还采用马弗管光亮处理炉和辊底式保护气氛光亮热处理炉。目前，国内无缝钢管毛坯主要生产于上海钢五厂、太钢、大冶、抚顺、西宁、南通、丰业等厂。有的地区采用废钢与回收料通过中频炉熔炼生产管坯。 。

国内工业焊管钢板主要产地为太原钢铁、张家港浦项、宁波宝新和上海钢铁厂，也采用部分进口原材料。建筑装饰用景观材料包括进口薄带材为原料，冷轧生产热轧窄带材，中频炉生产铸坯，锻造轧制生产热轧窄带材，再冷轧窄带材。 。目前，国内生产的不锈钢无缝管质量参差不齐。

通过统计分析和概率分析，去年生产的7万吨中有25%可以可靠地用于石油、化工、化肥、锅炉、航天、核电等行业。约60%可用于食品、酿造、医药、造纸、印染、城市环保等行业。仍有约20%的不合格产品或可重复使用的产品。主要问题是钢管化学成分超过允许偏差；钢的纯净度不够，杂质超标，导致晶粒尺寸不合格；不能按热处理制度生产，导致晶间腐蚀不合格；内外表面缺陷严重，如重皮、夹渣、未去除的内折、壁偏严重等。工业焊管缺陷少；大中口径工业管道圆度、直线度不理想；装饰焊管存在成分超标、管径、管壁偏差等严重问题。

目前，我国化肥行业每年缺口3000万吨。据悉，国家有关部门计划投资50亿元新建10座大型化肥厂。据了解，仅一套52万吨尿素、30万吨合成氨的大型尿素装置共需要2018.5吨工艺管道、换热器管、“尿素级”专用管、双相不锈钢管及各种其他钢管。 。

石化工业的发展对不锈钢管也有大量的需求。某聚烯烃苯酚装置检修更换所需不锈钢管99.1吨，其中Φ108-630mm大口径不锈钢无缝管占53.79%。预计到2005年，乙烯当量需求量约为1500万吨，五大合成树脂需求量为2500万～2700万吨，醋酸、醋酸乙烯、马来酸等14大有机树脂需求量为2500万吨～2700万吨。酸酐、环氧乙烷、苯酚、丙酮、苯酐等原料的需求量将达到560万吨左右。

本世纪初，我国发电装机容量将达到260-3亿千瓦，建设核电500万千瓦，在建500万千瓦，建设1060万千瓦核电站1座又一个。一座60万千瓦锅炉使用各种规格钢管455吨。每座60万千瓦核电站需要100吨蒸发器“U”型传热管。此外，还有大量不锈钢精密管和控制棒用于反应堆内部构件、核燃料包外壳等，本世纪总共将需要各种核管6000多吨。锅炉管中，不锈钢超长管完全进口，如Φ16mm×2.11-2.05mm，长度22-24m和Φ16mm×1.2-3.0mm，长度12.5-18.0m，年需求量7000吨。

汽车工业对不锈钢管也有大量的需求。据测算，仅中美合资生产的别克轿车和上海大众桑塔纳B5豪华轿车每年就消耗不锈钢管5000至6000吨。航空航天工业每年需要精密不锈钢管和高温全金管200吨。

电子、仪表、冶金等行业每年需要不锈钢管5000吨左右。饮料、酒类、食品、纺织、印染等轻工和医疗制药行业用于设备制造和维修，年消耗不锈钢管2万吨以上。