不锈钢是机加工工作中的最常见的钢制材料

不锈钢是机械加工中最常见的钢材之一，了解不锈钢的知识将有助于机器操作人员更好地掌握仪器的选择和使用。

不锈钢是指耐空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学腐蚀介质腐蚀的钢，又称不锈钢耐酸钢。在实际应用中，耐弱腐蚀介质腐蚀的钢通常称为不锈钢，耐化学介质腐蚀的钢称为耐酸钢。由于两者化学成分的差异，前者不一定耐化学介质，而后者一般是不锈钢。不锈钢的耐腐蚀性取决于钢中所含的合金元素。

常见分类：

通常按金相组织分为以下几类

一般按金相组织划分，普通不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢三大类。在这三种基本金相结构的基础上，衍生出双相钢、沉淀硬化不锈钢和含铁量小于50%的高合金钢。

1.奥氏体不锈钢

该基体以奥氏体结构（CY相）为主，具有面心立方晶体结构，非磁性，主要通过冷加工加强（并可能导致一定的磁性）。美国钢铁协会编号为 200 和 300 系列，例如 304。

2.铁素体型不锈钢

基体以铁氧体结构（A相）为主，具有体心立方晶体结构，具有磁性，一般不能通过热处理硬化，但可以通过冷加工略微增强。美国钢铁协会指定了 430 和 446。

3.马氏体不锈钢

基体为马氏体结构（体心立方或立方），具有磁性，其机械性能可通过热处理进行调节。美国钢铁协会标有数字 410、420 和 440。马氏体在高温下具有奥氏体结构，当以适当的速率冷却到室温时，奥氏体组织能够转变为马氏体（即硬化）。

4.奥氏体铁素体（双相）不锈钢

这

基体既有奥氏体又有铁素体两相结构，其中少相基体的含量一般大于15%，有磁性，并可通过冷加工加固，329是典型的双相不锈钢。与奥氏体不锈钢相比，双相钢强度高，其抗晶间腐蚀、氯化物应力腐蚀和点蚀性能明显提高。

5.沉淀硬化不锈钢

不锈钢具有奥氏体或马氏体结构，可通过沉淀硬化硬化。美国钢铁协会以数字 600 系列为标志，例如 630，即 17-4PH。

一般来说，除了合金外，奥氏体不锈钢的耐腐蚀性比较优异，在腐蚀性较小的环境中，可以使用铁素体不锈钢，在轻度腐蚀环境中，如果要求材料具有高强度或高硬度，可以使用马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

特点和用途

表面处理

厚度差异化

1、由于钢厂机械在轧制过程中，轧辊受热时会略有变形，导致轧板厚度出现偏差，一般中间较厚，两面较薄。在测量板材厚度时，国家规定应测量板头的中间部分。

2、公差的原因是根据市场和客户需求，一般分为大公差和小公差。

什么样的不锈钢不容易生锈？影响不锈钢腐蚀的主要因素主要有三个：

1.合金元素的含量

一般来说，铬含量为10.5%，钢不易生锈。铬和镍的含量越高，耐腐蚀性越好，如304镍的含量为8-10%，铬的含量为18-20%，因此不锈钢在正常情况下不会生锈。

2、生产企业的冶炼工艺也会影响不锈钢的耐腐蚀性

大型不锈钢厂拥有良好的冶炼工艺、先进的设备和先进的工艺，在合金元素的控制、杂质的去除、钢坯冷却温度的控制等方面得到保证，因此产品质量稳定可靠，内部质量好，不易生锈。相反，一些小钢厂设备落后，技术落后，在冶炼过程中杂质无法去除，生产的产品难免生锈。

3、外界环境，气候干燥，通风良好的环境不易生锈

空气湿度高，连续下雨天气，或空气中pH值高的环境区域容易生锈。 304不锈钢，如果周围环境太差，也会生锈。

如何处理不锈钢中的锈斑？

1.化学方法

重要的是用酸洗膏或喷雾剂对腐蚀区域进行重新钝化，形成氧化铬膜以恢复其耐腐蚀性，酸洗后，务必用清水正确冲洗，以去除所有污染物和酸残留物。所有处理后，使用抛光设备重新抛光，并用抛光蜡关闭。如果局部有轻微的锈斑，也可以使用1：1的汽油和机油混合物，用干净的抹布擦去锈斑。

2.机械方法

喷砂清洗、玻璃或陶瓷颗粒喷丸、湮灭、刷洗和抛光。可以通过机械方式擦去先前去除、抛光或抹去的材料造成的污染。各种污染物，尤其是外来铁颗粒，都可能成为腐蚀源，尤其是在潮湿的环境中。因此，最好在干燥条件下以机械方式正确清洁表面。使用机械方法只能清洁其表面，而不能改变材料本身的耐腐蚀性。因此，建议使用抛光设备重新抛光，并在机械清洗后用抛光蜡关闭。

常用不锈钢牌号及性能

1.304不锈钢

是应用量大、应用最广泛的奥氏体不锈钢之一，适用于制造深冲件和酸管、容器、结构件、各种仪器本体等，也可制造非磁性低温设备及部件。

2.304L不锈钢

为了解决Cr23C6析出导致304不锈钢在某些条件下出现严重的晶间腐蚀倾向问题，开发的超低碳奥氏体不锈钢在敏化状态下明显优于304不锈钢。除了强度略低外，其他性能与321不锈钢相同，主要用于需要焊接且无法固溶处理的耐腐蚀设备和部件，可用于制造各种仪器本体。

3.304H不锈钢

304不锈钢的内支，碳质量分数为0.04%-0.10%，高温性能优于304不锈钢。

4.316不锈钢

在10Cr18Ni12钢的基础上添加钼，使钢具有良好的抗还原介质和点蚀性能。在海水和其他各种介质中，耐腐蚀性优于主要用于抗点蚀材料的304不锈钢。

5.316L不锈钢

超低碳钢，具有良好的抗敏化晶间腐蚀能力，适用于制造截面尺寸较厚的焊接件和设备，如石油化工设备中的耐腐蚀材料。

6. 316H不锈钢

316不锈钢的内支，碳质量分数为0.04%-0.10%，高温性能优于316不锈钢。

7.317不锈钢抗

点蚀和蠕变性优于316L不锈钢，用于制造石化和有机酸耐腐蚀设备。

8.321不锈钢

钛稳定奥氏体不锈钢，添加钛提高晶间耐腐蚀性，并具有良好的高温力学性能，可用超低碳奥氏体不锈钢代替。除耐高温或耐氢腐蚀等特殊场合外，一般不推荐使用。

9.347 不锈钢

铌稳定奥氏体不锈钢，加入铌提高晶间耐腐蚀性，耐酸、碱、盐等腐蚀性介质与321不锈钢，焊接性能好，可用作耐腐蚀材料和耐热钢，主要用于火电、石油化工领域，如生产容器、管道、换热器、竖井、工业炉中的炉管和炉温计。

10.904L不锈钢

超完整奥氏体不锈钢，是芬兰奥托昆普公司发明的一种超级奥氏体不锈钢，其镍质量分数为24%-26%，碳质量分数小于0.02%，耐腐蚀性能优良，在硫酸、醋酸、甲酸、磷酸等非氧化性酸中具有良好的耐腐蚀性，并具有良好的耐缝隙腐蚀和抗应力腐蚀性能。适用于70°C以下各种浓度的硫酸，在常压下任何浓度和温度的醋酸以及甲酸与醋酸的混合酸中均具有良好的耐腐蚀性。原标准ASMESB-625将其归类为镍基合金，新标准将其归类为不锈钢。

11.440C不锈钢

马氏体不锈钢是硬化不锈钢和不锈钢中最硬的，是HRC57。主要用于制造喷嘴、轴承、阀芯、阀座、套筒、阀杆等。

12.17-4PH不锈钢

马氏体沉淀硬化不锈钢，硬度为HRC44，强度、硬度和耐腐蚀性高，不能用于300°C以上的温度。 对大气和稀酸或盐具有良好的耐腐蚀性，其耐腐蚀性与304不锈钢和430不锈钢相同，用于制造海洋平台、涡轮叶片、阀芯、阀座、套筒、阀杆等。

结合通用性和成本问题，奥氏体不锈钢的常规选型顺序是304-304L-316-316L-317-321-347-904L不锈钢，其中317较少使用，不推荐使用321,347用于耐高温腐蚀，904L只是个别厂家部分部件的默认材料，904L在设计中一般不主动选择。

附件：

钢材的基本计算公式，钣金件的计算方法

钢的基本配方

角钢=边长*边厚*0.015

焊管/无缝钢管=（外径-壁厚）×壁厚×0.02466

方管=边长×4×0.00785=周长/3.14

矩形管=（长+宽）×2×壁厚×0.00785

扁钢=宽度*壁厚*0.00785

镀锌扁钢=宽度×壁厚×0.00785×1.06

板 = 长×宽×厚× 0.00785

花纹板=【厚度×0.0785+0.3】×长*宽

六角钢 = 对面 × 距离 × 0.0065

八角钢 = 对×对角距离 × 0.0065

不锈钢板=长×宽×厚×7.93

圆棒重量（kg）=0.00617×直径×直径×长度

方钢重量（kg）=0.00785×边宽×边宽×长

六角钢重量（kg）=0.0068×对面宽度×对面宽度×长度

八角钢重量（kg）=0.0065×对面宽度×对面宽度×长度

钢筋重量 （kg） = 0.00617 ×计算直径×计算直径×长度

角钢重量（kg）=0.00785×（边宽+边宽-边厚）×边厚×长度

扁钢重量 （kg） = 0.00785 ×厚度×边宽×长度

钢管重量（kg）=0.02466×壁厚×（外径-壁厚）×长度

01

六边形体积的计算

公式 s20.866×H/m/k 是 0.866 ×× ×对边的高度或厚度

02

各种钢管（材料）的重量换算公式。

钢管重量=0.25×π×（外径平方-内径平方）×L×钢比重

其中：π=3.14，L=钢管长度，钢比重为7.8

因此，钢管的重量=0.25×3.14×（外径平方-内径平方）×L×7.8

* 如果尺寸单位为米 （M），则计算出的重量结果为千克 （Kg

）。

钢的密度为：7.85g/cm3（注：单位换算）。

计算钢理论重量的计量单位是千克（kg）。

基本公式为：

W（重量，kg）=F（截面积mm2）×L（长度，m）×ρ（密度，g/cm3）×1/1000

03

各种钢理论重量的计算公式

公元 1S

常用数据

1 米 （m） = 3.281 英尺

1 英寸 = 25.4 毫米

1 磅 = 0.4536 千克

1 盎司 = 28.3 克

1 kgf = 9.81 牛顿

1 lbf = 4.45 牛顿

1 兆帕 = 145.161 磅/英寸

钢的比重（密度）：7.8g/cm

不锈钢比重（密度）：7.78g/cm

锌比重（密度）：7.05g/cm

铝的比重（密度）：2.7g/cm

洛氏硬度、布硬度、尺寸硬度、努氏硬度之间的转换公式

01

努氏硬度→维氏硬度

经实测数据验证，公式最大相对换算误差为0.75%，具有较高的参考值。

02

洛氏硬度→维氏硬度

（一）

该公式以我国公布的黑色金属硬度标准数据换算，其HRC误差基本在±0.4HRC范围内，最大误差仅为±0.9HRC，计算出的最大HV误差为±15HV。

（2）根据不同压头的应力σHRC=σHV，通过分析洛氏硬度与维氏硬度压痕深度的关系曲线得到公式

将该公式与国标实验换算值进行对比，换算公式计算结果与标准实验值的误差为±0.1HRC。

03

洛氏硬度→布氏硬度

分析布氏压痕与洛氏压痕深度的关系，根据压头应力σHRC=σHB得到转换公式

这

计算结果与标准实验值的误差为±0.1HRC。

04

布氏硬度→维氏硬度

布氏硬度与维氏硬度的关系也基于σHB=σHV

将该公式的换算结果与国标换算值进行对比，换算误差为±2HV。

05

努氏硬度→洛氏硬度

由于努氏和洛氏的相应曲线与抛物线相似，因此从曲线推导出近似转换公式

这个公式是准确的，可以作为参考。

连铸常用的计算公式

浇注量：铸造机每分钟浇注的钢水量

Q=nFVr

连铸机的浇注能力（吨/分钟）。

流数

连铸坯料的截面积（m2）。

拉丝速度（m/min）。

连铸坯料的比重

钢水坯形成速率

C1=（浇注钢坯量/浇注钢水量）×100%。

一般为96~98%。

连铸钢坯合格率

C2 =（合格铸造量/浇注量）× 100%。

一般为96~99%。

连铸坯料的日有效开工率

C3 =（脚轮/24每天的实际浇注时间）×100%。

连铸机日产量

Q 天 = 24×60×Q×C1×C2×C3

浇注能力（t/min）。

钢水屈服率

C4 =（合格钢坯铸造量/钢水浇注量）× 100%。

脚轮中的流量

n=G/（F×V×r×T）

脚轮中的流量

钢桶容量（吨）。

板的横截面积 （m2）。

钢坯拉拔速度（m/min）。

连铸钢坯的比重（t/m3）（碳平静钢7.6，沸腾钢7.4）。

钢水在钢桶中的允许浇注时间（分钟）。

钢水在钢桶中的最大允许浇注时间

T 最大值 = [（lgG-0.2）/0.3]×f

最大吨位

钢水在钢桶中的最大允许浇注时间（分钟）

钢桶容量（吨）。

质量系数取决于钢筒的容许温度损失，要求钢级为10，要求的低钢级为12

绘图速度

V=K×L/F

拉丝速度（m/min）。

铸造钢坯的截面周长（mm）。

板的横截面积（mm2）。

速度系数 （m×mm/

钢坯45~75，板坯45~60，圆坯35~45

中间包的最小容量

G 小 = 1.3 FVrTn

G 中小型

中间包的最小尺寸 （t）。

板的横截面积 （m2）。

拉丝速度（m/min）。

钢水的比重（t/m3）一般为7.0

更换钢桶所需的时间（t）。

流数

结晶器倒锥

εs = （S 下降 - S 上升）/S 下降 × 100%。

εs

模具倒锥度 （%）

S 向下

模具下口面积（mm2）。

小

模具上部面积（mm2）。

对于矩形坯坯和板坯连铸机，坯料在宽度和厚度方向上的收缩率是不一样的

模具倒锥度的计算

ε = （L 下降 - L 上升） / L 下降 × 100%。

ε

为结晶器的边长计算的倒锥度（%）

L 向下

这

模具下口的宽边或窄边的长度（mm）。

L 上

模具上口宽边或窄边的长度（mm）。

模具的冷却强度

Q=0.0036Fv

模具冷却水（m3/h）。

模具水缝总面积（mm2），其中F=B×D

模具的水缝周长（mm）。

这

结晶器水缝段宽度为4~5mm

水缝中冷却水的流速为坯料6~12m/s，板坯为3.5~5m/s

二次冷却段的耗水量

Q=W×G

第二冷却区的耗水量（m3/h）。

二次冷却强度（l/kg钢）（又称比水：冷却水消耗量与通过二次冷却区的板坯质量之比。低碳钢比水量1.0~1.2升/kg钢;中高碳钢、比水量为0.7~1.0升/千克钢的低合金钢;不锈钢、裂纹敏感钢，比水量0.4~0.6升/千克钢;高速钢的比水量为0.1~0.3升/kg钢

连铸机的理论每小时产量（t/h）。

浇注平台的温度（浇注开始时滚筒中的钢水测量的温度）。

T flat = T in +△T1 + △T2 + βt

T型扁平

浇筑平台温度（°C）。

四

中间包钢水的理论浇注温度（°C）

△T1型

这

钢水中钢水在中间钢包中的初始降温值（°C）（与介质钢包的预热状态有关，一般为10~15°C）。

△T2型

这

钢水从滚筒到中间包的温度降低值（°C

）。

β

钢桶内的自然冷却速率（°C/min）。

50吨钢桶为1.3~1.5°C/min，100吨钢桶为0.5~0.6°C/min，200吨钢桶为0.3~0.4°C/min，300吨钢桶为0.2~0.3°C/min

钢水在钢桶中的最大允许浇注时间（分钟）。

连铸浇注温度（中间包中的熔体温度）。

T in = T 熔化 + a

四

中间包中钢水的理论浇注温度（°C）。

T熔体

钢水的熔点（°C）。

T 熔体 = 1538 °C-[88C% + 8Si% + 5Mn% + 30P% + 25S% + 5Ca% + 4Ni% + 2Mo% + 2V% + 1.5Cr%]。

钢水过热度（°C）。

中间包内过热度值范围为10~30°C，大铸造坯料段值较高

钣金展开的计算原理及计算方法

1.扩展计算原理

在弯曲过程中，板材外层受到拉应力作用，内层受到压应力作用，理论上内外层之间存在既不拉伸也不压缩的过渡层------中性层，中性层为假想层，假设中性层与弯曲过程中弯曲前的状态一致， 也就是说，长度始终保持不变，因此中性层是计算折弯零件长度的基准。中性层的位置与变形程度有关，当弯曲半径大而弯曲角度较小时，变形程度较小，中性层的位置靠近板厚中心。当弯曲半径变小时，弯曲角度增大时，变形程度增大。中立位置逐渐移动到折弯中心的内侧。从中性层到片材内部的距离用 A 表示（图 1）。

二、弯曲方法的确定

折弯方法有两种：单次冲头模折弯和折弯机折弯。单发冲头模具的弯曲方法和精度由模具实现。因此，只要制作合格的模具，就可以生产出合格的折弯产品。折弯机的使用不仅需要选择合适的折弯模具，还需要调整折弯参数。因此，如果使用折弯机进行折弯，则在计算展开尺寸时必须考虑折弯机的折弯方法。

1. 一次一个弯道。这种折弯是由普通的一般折弯模具完成的。包括折叠直角、钝角和锐角。（图 2）。

2.一次折叠两个弯头--------压力锻造差。这种折弯是由特殊的特殊模具完成的，但折弯难度大于普通折弯。（图 3）。

3.压碎边缘。这种弯曲也必须使用特殊的模具完成。（图 4）。

4.大R弧弯曲。有些种类的折弯，如R在一定范围内，可以采用特殊的R模具成型，如果R值过大，则必须用小R模压多次。（图 5）。

这四个弯道的展开计算是不同的。因此，在查看图纸时，有必要根据零件的弯曲尺寸确定使用哪种弯曲方法。与折弯机配套的普通通用折弯模具的V型槽宽度通常为适合折弯模具的板材厚度的5-6倍。如果采用一次折弯一个的方法，则必须考虑折弯模W1的V型槽宽度和V型槽从模具L1一侧到外部的宽度。如图 6 所示：

根据产品的形状，弯曲高度H的经验值与直角相似（以90度为例，钝角和锐角与直角相似）。

1.简单的90度单边弯曲。（图 7）。

如图7所示，这种折弯只需要考虑从下模V形槽中心到折弯机定位块的距离。通常 H 值为

：

H≥3.5T+R（R小于1mm）。

2.U型弯曲。

如图8所示，如果这种折弯的尺寸太小，很容易形成干涉，因为没有合适的折弯模具。因此，两个垂直边的宽度L不应太小。一侧垂直边H的高度不宜过大。在实践中，可以根据折弯模具形状的模拟来确定，L和H值如下

3. Z型弯曲

请参阅图 9。第一次折弯后，第二次折弯时，折弯线到折弯机定位挡块的距离必须大于或等于从V型槽中心到模具外侧的距离L1与板厚t之和。因此，H 值为：

H≥5t+R（R小于1mm）。

3.扩展计算方法

1.90°弯曲（一般弯曲）。

展开长度为：L=LL+LS-2t+系数a

系数a的经验值如下表所示

2.压碎边缘

请参阅图 11。压碎边缘是两层堆叠在一起的弯曲形状，通常用于加固，因此 2.对于0mm以上的板材，压碎的边缘很少见。还需要用专用的折弯模具成型，必须分成两道以上工序才能成型，破碎边弯的展开长度计算为：

3. 串珠

1） 倾斜珠

如图12所示，该肋为斜面，一般H值较小，其展开长度的计算公式为：

L=A+B+C+0.2

注：A、B、C=内部尺寸，0.2=补偿值

2） 直角肋

如图13所示，肋边为直立边，一般其C值较大，展开长度的计算公式为：

L=A+B+C-4T+2a+0.5

注：A、B = 外形尺寸

C = 包括两层板厚的高度

a = 90° 弯曲系数

0.5 = 补偿值

3） 平行肋

如图14所示，肋骨的最大值仅为H=2t，其展开长度的计算公式为：L=A+B+H+0.2

注：A、B =内部尺寸;

H = 压接高度;

0.2 = 补偿值。

*由于珠子的高度主要由珠子增减模具的调节板来保证，操作人员的经验不尽相同，有时虽然弯曲后高度符合要求，但整体膨胀尺寸过大或过小，需要根据实际偏差进行调整。

4.锐角弯曲

如图 15 所示，经验公式是一种内径算法，但此处的内径是从折弯边内侧两侧的假想交点到另一端的距离。膨胀系数计算如下：

K=0。4t x δ/90°（t

但是当 t≥2. 5 时，应用以下公式：

K=0。5吨 x δ/90°（长≥2.5）

因此，扩展计算公式为：

L=L1+L2+K

注意：

L = 展开长度

L1， L2 = 内径尺寸

K = 膨胀因子

5. 钝角弯曲

如图 16 所示，外维度 b 实际上等于内维度 a 加上从内角顶点到外顶点的平行距离 l。

根据三角函数，l 的计算公式为：

l=tgθ/2xt

因此，外径为：b = a + l

膨胀因子 K 的计算公式为：

内径：K = θ/90° x 0.4t （t

.）

外径：K = δ/90° x 0.4t （t

.）

但是当 t≥2. 5 时，应用以下公式：

内径：K = θ/90° x 0.5t （t≥2.5）。

外径：K = δ/90° x 0.5t （t≥2.5）。

6. 弧形 R 弯曲

如图17所示，三种形状的R弯曲，膨胀系数K的计算公式如下：

K=（2R·tanθ/2）-[лθ·（ 2R-t）/360°]

注意：

R = 弯曲外径（外半径）。

θ = 外角（180° - 弯曲角）。

л = 圆周率（取 3.14）。

t = 板厚

当θ=90°时，tanθ/2=l，所以上面的公式可以简化如下：

K=2R–л（2R-t）/4

得到展开系数K后，计算圆弧弯曲展开长度L的公式如下：

L=L1+L2+（L3+L4+··· ）-K

注意：

L1， L2， L3， L4 = 外径（到外假想交点的距离，从切线到假想交点的距离可以通过三角定律计算）。

R 折弯中有一个 U 形折弯，如下图所示，其形状可以看作是两个 90°R 折弯的组合。

因此，计算 U 形弯头展开长度 L 的公式为：

L=L1+L2-2K

注：R折弯的计算公式仅适用于铁板。