不锈钢的不锈性：铬含量与使用环境的关键关系

不锈钢是20世纪冶金史上的一大发明，是在碳钢中加入一定量的铬而制成的。不锈钢之所以防锈，关键原因就在于含有铬。所需的最低铬含量，美国、欧洲标准规定为不低于10.5%（质量分数，下同），日本工业标准规定一般不低于11%左右，我国一般认为不低于12%。由于铬的作用，在腐蚀介质作用下，钢件表面会形成一层牢固致密的氧化膜，这层氧化膜称为“钝化膜”。这层膜把金属与外界介质隔离，防止金属进一步腐蚀；还具有自我修复的能力，如果遭到破坏，钢中的铬会与介质中的氧重新生成钝化膜，继续起保护作用。不锈钢的防锈能力还与使用环境有关，不同的环境要求不锈钢含铬量不同，含铬量的高低是决定不锈钢性能的根本因素，所以不存在不含铬的不锈钢，一般碳钢和含铬不锈钢都是磁性物质。

不锈钢分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢五大类。其中，只有奥氏体不锈钢和部分沉淀硬化不锈钢（奥氏体沉淀硬化不锈钢）不带磁性，不能被磁铁吸引；而其他类型的不锈钢则带磁性，能被磁铁吸引。在空气、水、蒸汽等弱腐蚀介质中不生锈的钢为不锈钢，在酸、碱、盐溶液等强腐蚀介质中耐腐蚀的钢为耐腐蚀钢。不锈钢可以不耐腐蚀，但耐腐蚀的钢一定是不锈钢。

200系列-铬镍锰奥氏体不锈钢；300系列-铬镍奥氏体不锈钢；型号301-延展性好，用于模压产品；型号302-耐腐蚀性与304相同，由于含碳量相对较高；型号303-通过添加少量硫和磷，使其比304更容易；型号304-通用型号；即18/8不锈钢；型号309-耐温性比304更好；型号316-继304之后应用最广泛的第二种

不锈钢的常见种类、型号及性能

200 系列——铬-镍-锰奥氏体不锈钢

300 系列——铬镍奥氏体不锈钢

301 型 - 延展性好，用于模制产品。也可通过机械加工快速硬化。可焊性好。耐磨性和疲劳强度比 304 不锈钢更好。

型号 302 — 具有与 304 相同的耐腐蚀性，但由于碳含量较高，因此强度更高。

型号 303—通过添加少量的硫和磷，比304更易于切削加工。

型号 304 - 通用型号；即 18/8 不锈钢。国标牌号为 0Cr18Ni9。

型号309—耐温性能比304更好。

型号 316 - 继304之后，第二个应用最为广泛的钢种，主要用于食品工业和外科手术设备，添加钼可获得耐腐蚀的特殊结构。由于其耐氯化物腐蚀性能优于304，因此也被用作“海洋钢”。SS316通常用于核燃料回收装置。18/10级不锈钢通常满足此应用级别。

型号 321 - 与 304 类似，但由于添加了钛，焊缝腐蚀的风险降低。400 系列 - 铁素体和马氏体不锈钢

型号408——耐热性良好，耐弱腐蚀性，11%Cr，8%Ni。

型号409-最便宜的型号（英国和美国），通常用作汽车排气管，属于铁素体不锈钢（铬钢）。型号410-马氏体（高强度铬钢），耐磨性好，耐腐蚀性差。

型号416—添加硫磺，改善材料的加工性能。

420 型号 - “工具级”马氏体钢，类似于布氏高铬钢，最早的不锈钢。也用于手术刀，可以做得非常亮。

430 型 - 铁素体不锈钢，用于装饰用途，例如汽车配件。成形性良好，但耐高温性和耐腐蚀性较差。

型号440—高强度切削工具钢，含碳量稍高。经适当热处理后，可获得较高的屈服强度，硬度可达58HRC，属最硬的不锈钢之一。最常见的应用例子是“剃须刀片”。常用型号有440A、440B、440C、440F（易加工）三种。

500系列——耐热铬合金钢。

600 系列——马氏体沉淀硬化不锈钢。

型号630-最常用的沉淀硬化不锈钢型号，也俗称17-4；17%Cr，4%Ni。不锈钢分类、主要成分及力学性能比较

不锈钢按其主要化学成分可分为铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰氮不锈钢、铬镍钼不锈钢、超低碳不锈钢、高钼不锈钢、高纯度不锈钢等；又可按其性能特点和用途分类，如耐硝酸（硝酸级）不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力不锈钢、高强度不锈钢等。

按钢的功能特性分类，如低温不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢、超塑性不锈钢等。通常按金相组织分类。按金相组织分为：铁素体（F）不锈钢、马氏体（M）不锈钢、奥氏体（A）不锈钢、奥氏体-铁素体（AF）双相不锈钢、奥氏体-马氏体（AM）双相不锈钢和沉淀硬化（PH）不锈钢。

1、下面就不锈钢的具体分类、主要成分及力学性能进行一下比较：

分类 大致成分（%） 淬硬性 耐腐蚀性 加工性 焊接性 磁性能

碳铬镍

铁氧体系统 0.35 或更低 16-27 - 无 良好 良好 可接受

马氏体系 1.20 以下 11-15 - 不具备自硬性

奥氏体系 0.25 以下 16 以上 7 以上 无 优秀 优秀 优秀 无

以上分类只是依据钢的基体组织而进行的，工业上应用的不锈钢除上述三种基本类型外，还包括马氏体-铁素体、奥氏体-铁素体、奥氏体-马氏体等过渡型双相不锈钢以及马氏体-碳化物组织的沉淀硬化型不锈钢。

2-1. 铁素体钢

含铬量大于14%的低碳铬不锈钢，含碳量大于27%的任意铬不锈钢，以及在上述成分中添加钼、钛、铌、硅、铝、钨、钒等元素的不锈钢，在化学成分中形成铁素体的元素占绝对优势，基体组织为铁素体。该类钢的组织在淬火（固溶）状态下为铁素体，在退火和时效状态下的组织中可见少量碳化物和金属间化合物。Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25、Cr25Mo3Ti、Cr28等均属于此类。铁素体不锈钢因含铬量高，具有良好的耐腐蚀性能和抗氧化性能，但力学性能和工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及作为抗氧化钢。

2-2. 铁素体-马氏体钢

该类钢在高温时为γ+α（或δ）两相状态，快速冷却时发生γM转变，而仍保留有铁素体。室温下的组织为马氏体和铁素体。由于成分和加热温度不同，组织中铁素体量可从百分之几到百分之几十不等。0Crl3钢、lCrl3钢、铬含量上限、碳含量下限的2Cr13钢、Cr17Ni2钢、Cr17wn4钢以及在ICrl3钢基础上发展起来的许多改良型12%铬耐热钢（该类钢也称耐热不锈钢），如Cr11MoV、Cr12WMoV、Crl2W4MoV、18Crl2WMoVNb等，均属此类。

铁素体-马氏体钢可进行局部淬火强化，因而可获得较高的力学性能。但它们的力学性能和工艺性能很大程度上受组织中铁素体的含量和分布的影响。该类钢按成分中铬含量分属两个系列：12~14%和15~18%。前者具有抵抗大气和弱腐蚀介质的能力，且有良好的减震性和较小的线膨胀系数；后者的耐蚀性可与铬含量相同的铁素体耐酸钢相媲美，但在一定程度上也保留了高铬铁素体钢的一些缺点。

2-3. 马氏体钢

该类钢在一般淬火温度下处于γ相区，但其γ相只在高温下稳定，M点一般在3OO℃左右，因此冷却时转变为马氏体。该类钢有2Cr13、2Cr13Ni2、3Cr13及一些改良型12%铬耐热钢，如13Cr14NiWVBA、Cr11Ni2MoWVB钢等。马氏体不锈钢的力学性能、耐蚀性能、工艺性能和物理性能与含铬12~14%的铁素体-马氏体不锈钢相近。由于组织中无游离铁素体，故力学性能较上述钢种高，但热处理时的过热敏感性较低。

2-4. 马氏体碳化物钢

Fe-C合金的共析点含碳量为0.83%。在不锈钢中，铬使S点左移。含铬12%、含碳0.4%以上的钢（图11-3）和含铬18%、含碳0.3%以上的钢（图11-3）为过共析钢。该类钢在正常淬火温度下加热时，二次碳化物不能完全溶解在奥氏体中，因此淬火后的组织由马氏体和碳化物组成。

属于这一类的不锈钢牌号并不多，但都是一些含碳量相对较高的不锈钢，如4Crl3、9Cr18、9Crl8MoV、9Crl7MoVCo钢等。含碳量处于上限的3Crl3钢，在较低温度淬火时也可能出现这样的组织。由于含碳量较高，9Cr18等上述三种钢种虽然含铬较多，但其耐蚀性只相当于含12~14%锗的不锈钢。该类钢的主要用途是用于要求硬度高、耐磨性的零件，如切削刀具、轴承、弹簧和医疗器械等。

2-5. 奥氏体钢

该类钢含有较多扩大y区、稳定奥氏体的元素，在高温时处于y相，冷却时Ms点在室温以下，因此室温下为奥氏体组织。18-8、18-12、25-20、20-25Mo等铬镍不锈钢，用锰代替部分镍并添加氮的低镍不锈钢，如Cr18Mn10Ni5、Cr13Ni4Mn9、

Cr17Ni4Mn9N、Cr14Ni3Mnl4Ti钢等均属于此类。

奥氏体不锈钢具有上述诸多优点，虽然其力学性能较低，不能像铁素体不锈钢那样通过热处理来强化，但可以通过冷加工变形和加工硬化来提高强度。该类钢的缺点是对晶间腐蚀和应力腐蚀敏感，需通过适当的合金添加剂和工艺措施来消除。

2-6. 奥氏体-铁素体钢

此类钢不能有效地扩大y区，也不能充分稳定奥氏体元素，使钢在室温或极高温度下具有纯奥氏体组织。因此，它处于奥氏体-铁素体双相状态，铁素体量可根据成分和加热温度在很大范围内变化。

属于这一类的不锈钢很多，如低碳的18-8铬镍钢，加钛、铌、钼的18-8铬镍钢等，特别是在铸钢的组织中，除含铬14~15%以上、碳0.2%以下的铬锰不锈钢（如Cr17Mnll）外，还有目前研究和应用的大多数铬锰氮不锈钢，都可见到铁素体的存在。该类钢与纯奥氏体不锈钢相比，具有屈服强度较高、抗晶间腐蚀性能较高、对应力腐蚀敏感性小、焊接时不易产生热裂纹、铸造流动性好等优点，缺点是压力加工性能差、点蚀倾向较大、易产生c相脆性、强磁场下磁性弱等，这些优点和缺点都来自于组织中的铁素体。

2-7. 奥氏体-马氏体钢

该类钢的Ms点低于室温，经固溶处理后为奥氏体组织，易于成形和焊接。通常可采用两种工艺方法使其发生马氏体转变，一是固溶处理后加热至700~800度，由于碳化铬的析出，奥氏体转变为亚稳态，Ms点升至室温以上，冷却时转变为马氏体；另一种是固溶处理后直接冷却至Ms与Mf点之间，使奥氏体转变为马氏体。后一种方法可获得较高的耐蚀性，但固溶处理至深冷的间隔时间不宜过长，否则由于奥氏体的时效稳定化作用，会降低深冷的强化效果。钢经上述处理后，在400~500度进行时效处理，以进一步强化析出的金属间化合物。该类钢的典型钢种有17Cr-7Ni-A1、15Cr-9Ni-A1、17Cr-5Ni-Mo、15Cr-8Ni-Mo-A1等。该类钢又称奥氏体-马氏体时效不锈钢，又由于该类钢的组织中除奥氏体和马氏体外，还有数量不等的铁素体，故又称半奥氏体沉淀硬化不锈钢。

该类钢是20世纪50年代末开发应用的一种新型不锈钢，其一般特点是强度高（C可达100～150），热强度好，但由于铬含量低，热处理时有碳化铬析出，所以其耐蚀性比标准不锈钢好。

该类钢的强度低于标准奥氏体不锈钢，也可以说该类钢的高强度是通过牺牲部分耐腐蚀性能和其他性能（如无磁性）来获得的。目前该类钢主要用于航空工业和火箭导弹生产，在一般机械制造中应用并不广泛，也将其归类为超高强度钢的一个系列。

专家特别强调，用“磁铁”来辨别不锈钢真伪、判断不锈钢质量的好坏，是非常错误的，舆论界这样的宣传会误导消费者，对我国不锈钢产业的发展也是不利的。

长期以来，由于我国无磁性奥氏体不锈钢（又称300系列不锈钢）使用比例较大，导致人们产生所有不锈钢都是无磁性的错觉。这也是一些不符合国际、国内标准、防锈、耐腐蚀性能较差的铬锰奥氏体不锈钢（又称200系列不锈钢）在市场上以次充好、假冒伪劣销售的原因之一。这部分不锈钢与国际、国内标准相比，铬含量较低、镍含量较低、锰含量增加，确实无磁性，但由于铬低、锰高，导致耐腐蚀性能降低，质量很差。如果用于工业领域，将造成重大损失。

近年来，随着我国不锈钢生产和消费的快速发展，我国不锈钢行业组织正立足我国资源条件，大力推广磁性铁素体不锈钢（又称400系列不锈钢）的生产和使用。该类不锈钢不含贵金属镍，成本低廉，性能优良，广泛应用于电子产品、建筑屋顶及装饰物、汽车排气系统、家用电器（洗衣机内筒、微波炉内胆、热水器、抽油烟机等）、容器、户外水箱等。

如果我们拿着磁铁去市场上鉴别不锈钢产品，可能会误以为那些价格便宜、质量比200系更好的、带磁性的400系不锈钢产品是假冒伪劣产品而拒绝购买，而真正买到的可能只是不带磁性、耐腐蚀性能差的劣质200系不锈钢产品。

信誉好、产品质量好的生产厂家，都会在产品上标注其产品的成分或采用的标准，方便普通消费者识别不锈钢产品的质量。保证产品质量的根本措施是生产厂家必须按照国家或国际标准组织生产；建议国家质检、工商等部门严格执法，严厉打击假冒伪劣行为；在产品生产的各个环节，各企业都必须在产品上标注不锈钢产品的成分或采用的标准，以便消费者识别。

当然我们也希望媒体能够正确宣传，及时监督，这个也很重要，我们不锈钢行业对此非常欢迎。不锈钢锅里含有一种叫镍的物质，含量越高，质量越好。正规厂家生产的产品都是打有代码的，比如13-0、18-8，第一个数字代表含铬，后面的数字代表含镍。如果锅上没有印上代码，就说明不含镍，是不锈铁产品。

不锈钢的品质无法用肉眼判断，通常只能拿去化验。如果不锈钢中加了铬，它就能被磁性吸引，只是磁导率的问题。奥氏体是无磁性或弱磁性的，而马氏体或铁素体是有磁性的。

消费者李先生近日向工商局投诉，他上个月在某超市购买了一个标称高档不锈钢的小碗，后来发现碗能被磁铁吸引，于是怀疑这是铁碗，要求商家退货。产品送检后，质检院的检测结论让李先生大吃一惊，称这个碗是不锈钢材质的。质检人员表示，不锈钢是否带磁性要看其化学成分、组织状态和加工后的状态，判断标准要看导磁率的大小。含铬的不锈钢容易被磁铁吸引，所以磁铁并不是判断不锈钢真假的“裁判”。

有无磁性是辨别不锈钢的标准，人们常用磁铁吸附不锈钢来检验其质量，如果不被吸引，则认为是好的，否则，则认为是假的。其实，这是一种不切实际的鉴别方法。近日，经营不锈钢防盗窗十余年的李先生向记者透露，仅靠传统的是否带磁性来判断不锈钢的方法，很有可能会蒙受损失。

据他介绍，不锈钢的种类很多，按常温下的组织结构可分为奥氏体和马氏体或铁素体。奥氏体无磁性或弱磁性，马氏体或铁素体则带磁性。但事实也不一定如此，如常用于装饰管板的奥氏体304材料，一般不带磁性，但也可能因冶炼时造成化学成分波动或加工条件不同而带磁性，这不能认定为假冒或不合格。另外，304不锈钢经过冷加工后，组织结构也会转变为马氏体，冷加工变形越大，马氏体转变越多，钢的磁性就越大。相反，劣质的200系列不锈钢很可能不带磁性，将其判定为正品不锈钢就大错特错了。

一般用得较多的是201、202、304、316。

316和317不锈钢（317不锈钢的性能见下文）是含钼的不锈钢。317不锈钢中的钼含量略高于316不锈钢。由于钢中含有钼，这种钢的总体性能优于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不锈钢具有广泛的用途。316不锈钢还具有良好的耐氯化物腐蚀性能，因此通常用于海洋环境。

316L不锈钢的最大碳含量为0.03，可用于焊接后不能进行退火且需要最大耐腐蚀性能的用途。

耐腐蚀

耐腐蚀性能优于304不锈钢，在纸浆和造纸的生产过程中具有良好的耐腐蚀性能。而且316不锈钢还能抵抗海洋和腐蚀性工业大气的侵蚀。

耐热性

316不锈钢在1600度以下间歇使用和1700度以下连续使用时，抗氧化性能都很好。最好不要在800-1575度范围内连续使用316不锈钢，但在此温度范围之外连续使用316不锈钢时，耐热性能良好。316L不锈钢比316不锈钢具有更好的抗碳化物析出性能，可以在上述温度范围内使用。

热处理

退火在1850-2050度的温度范围内进行，然后快速退火，然后快速冷却。316不锈钢不能过热而硬化。

焊接

316不锈钢具有良好的焊接性能。它可以通过所有标准焊接方法进行焊接。根据用途，可以使用316Cb，316L或309Cb不锈钢填充棒或焊条进行焊接。为了获得最佳的耐腐蚀性能，316不锈钢的焊接截面需要在焊接后进行退火。如果使用316L不锈钢，则无需进行焊后退火。

304是一种通用性的不锈钢，广泛用于制造需要良好综合性能（耐腐蚀和成形性）的设备和零件。

301不锈钢在变形时表现出明显的加工硬化，用于各种需要较高强度的场合。

302不锈钢本质上是304不锈钢的变体，具有更高的碳含量，可以通过冷轧变得更强。

302B是一种硅含量较高的不锈钢，具有很强的抗高温氧化性能。

303和303Se分别是含硫和硒的易切削不锈钢，用于要求易切削和高表面光洁度的场合。303Se不锈钢也用于制作需要热镦锻的零件，因为在这样的条件下，这种不锈钢具有良好的热加工性。

304L 是 304 不锈钢的一种变体，碳含量较低，用于需要焊接的场合。较低的碳含量可最大限度地减少焊缝附近热影响区碳化物的析出，碳化物在某些环境下可能会导致不锈钢发生晶间腐蚀（焊缝腐蚀）。

304N是含氮不锈钢，添加氮来提高钢的强度。

305、384不锈钢含有较高的镍含量，且加工硬化率较低，适用于对冷成型性有较高要求的各种场合。

308不锈钢用于制造焊条。

309、310、314 和 330 不锈钢都具有相对较高的镍和铬含量，以提高钢在高温下的抗氧化性和蠕变强度。30S5 和 310S 是 309 和 310 不锈钢的变体，唯一的区别是它们的碳含量较低，以尽量减少在焊缝附近析出的碳化物。330 不锈钢具有特别高的抗渗碳和抗热冲击性能。

316、317不锈钢中含有铝，因此在海洋和化学工业环境中的抗点蚀性能比304不锈钢好很多。其中316不锈钢又包括低碳不锈钢316L、含氮高强度不锈钢316N、含硫量较高的易切削不锈钢316F等变体。

321、347、348分别是用钛、铌、钽进行稳定化的不锈钢，适用于高温下使用的焊接部件。348是适用于核电工业的不锈钢，对钽和钴的含量有一定的限制。

不锈钢也会生锈

不锈钢在一定条件下也会生锈。不锈钢具有抵抗大气氧化的能力，即不锈性，同时还具有在含有酸、碱、盐的介质中抵抗腐蚀的能力，即耐腐蚀性。但其耐腐蚀性的大小随钢本身的化学成分、退火状态、使用条件、环境介质种类等不同而不同。例如304钢管在干燥清洁的大气中具有绝对优良的耐腐蚀性，但如果将其转移到沿海地区，在含有大量盐分的海雾中就会很快生锈；而316钢管则表现良好。因此，并不是所有种类的不锈钢都能在任何环境下抗腐蚀和生锈。

日常生活中常见的有以下几种：

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄、坚固、致密、稳定的富铬氧化膜（保护膜）阻止氧原子继续渗透和氧化，从而获得抗锈能力的。一旦这层膜因某种原因不断遭到破坏，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分离，形成疏松的氧化铁，金属表面就会不断生锈。这层表面膜的破坏形式有多种，日常生活中最常见的有以下几种：

1、不锈钢表面积聚了含有其它金属元素的灰尘或异物金属颗粒，在潮湿的空气中，附着物与不锈钢之间凝结的水将二者连成微电池，引发电化学反应，保护膜遭到破坏，称为电化学腐蚀。

2、有机汁液（如蔬菜、面汤、痰等）附着在不锈钢表面，在水和氧气存在下，形成有机酸，时间长了，有机酸就会腐蚀金属表面。

3、不锈钢表面粘附有含酸、碱、盐的物质（如装饰墙面溅出的碱水、石灰水）而造成局部腐蚀。

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

因此，要保证金属表面永久光亮、不受腐蚀：

1.装饰不锈钢的表面必须经常清洁和擦洗以去除附件并消除导致修饰的外部因素。

2. 316不锈钢应在沿海地区使用，因为316不锈钢可以抵抗海水腐蚀。

3.市场上一些不锈钢管的化学成分无法符合相应的国家标准，并且不能满足304的材料要求。因此，它也会导致生锈，这要求用户从知名的制造商那里仔细选择产品。

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