- 已发布 2025年2月26日
- 最后修改 2025年4月16日
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什么是不锈钢？不锈钢等级、不锈钢用途和不锈钢优势及购买指南

不锈钢，以其光滑的外观而闻名，但在其表面之下隐藏着众多制造优势。本文将深入探讨不锈钢的定义、制造过程、不同等级的不锈钢及其应用。

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本文由解决方案工程师David Carmichael于2024年10月审核。

我们熟知不锈钢那光滑的外观，但究竟什么是不锈钢？不锈钢的主要用途是什么？本指南将帮助您了解不锈钢的用途和特性，并解释不锈钢的三大等级。

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什么是不锈钢？

所有钢都是铁和碳的合金（混合物），并添加其他元素以调整其性能。不锈钢具有高铬含量，至少10.5%。

不锈钢的特性是什么？

铬提供了优越的耐腐蚀性，这是不锈钢的主要优势。它还具有高回收性、耐热性、良好的强度和耐用性，以及亮丽的外观（持久且易于清洁）。

为什么不锈钢不会生锈？

锈是一种腐蚀形式，是铁与氧气的氧化反应。不锈钢有一层预氧化的铬氧化物壳，它通过与空气或水中的氧气持续自我再生，从而保护下面的金属。尽管如此，在某些条件下，不锈钢确实可能会生锈，例如排水不良或空气流通不畅。

不锈钢常见的用途是什么？不锈钢的常见用途包括：

手术工具和手术台
餐具和炊具
水槽和食品准备表面
排气系统
建筑物和车辆的外观装饰

不锈钢由哪些金属制成？

不锈钢在铁和碳基中具有高比例的铬，范围从10.5%到30%。铬含量越高，耐腐蚀性越强。不锈钢也可能包含其他元素（含量较小），以进一步调整材料特性：

**镍：**提高强度和延展性，并有助于防止某些物质的腐蚀。
**锰：**镍的替代品，以降低成本，但牺牲了耐腐蚀性和延展性。
**钼：**防止酸腐蚀并提高高温强度。

不锈钢是如何制造的？

不锈钢的制造过程包括：

**熔化：**电炉加热并熔化原料材料（通常是回收金属）几个小时。
**除碳：**通过注入氩气或氧气气体的过程减少材料的碳含量，这对于增加铬的比例至关重要。
**调整：**制造商搅拌材料并微调其化学成分和温度，通常涉及取样和测试以获得正确的平衡。
**成型：**铸造厂将熔融材料初步成型为板坯、棒材（圆形或方形）或管材。
**热轧和冷轧：**制造商随后在材料的再结晶温度以上（热轧）和以下（冷轧）反复轧制，以微调其形状。
**热处理或退火：**控制加热和冷却循环缓解内部应力并软化不锈钢。
酸洗：酸洗或无氧加热和冷却去除这些过程中积累的氧化皮。这保证了不锈钢的光泽和耐腐蚀性。

8.**切割：**材料被切割成有用的形状，例如不锈钢棒、不锈钢板和不锈钢管。这涉及刀片或模具，甚至精细形状的等离子切割。

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**表面处理：**表面处理可确定材料的外观并去除剩余的杂质。

不锈钢等级和不锈钢用途

不锈钢有哪四种类型？不锈钢根据其微观结构的晶粒分类：奥氏体、铁素体、马氏体或双相（铁素体-奥氏体混合）模式。这些类型属于300、200、400和2000等数值等级的不锈钢。

300系列：奥氏体

工业中常见的不锈钢类型，300系列奥氏体含有16%到21%的铬，并依赖6%到26%的镍来增强其强度、延展性和进一步的耐腐蚀性。

比较304和316不锈钢，这两种常见的等级，316含有钼，因此在酸性环境中比304更具耐腐蚀性。两者都具有高焊接性和可成型性，使其在工业上应用广泛。它们也都适用于医疗和外科产品以及食品和饮料应用。

200系列：含锰奥氏体

这些含有15%到19%的铬，并使用锰和氮代替镍。由于二战后的镍短缺，工业发展了这些系列，由于减少了镍的使用，它们比300系列更便宜。200系列奥氏体比300系列具有更高的强度、硬度和韧性，但延展性和可成型性较低。

它们与300系列共享许多应用，如洗衣机滚筒、食品和饮料设备以及家用水箱。

400系列：铁素体

铁素体不锈钢的铬含量为10.5%到30%。因此它们具有很高的耐腐蚀性。它们还具有良好的延展性，在高应力腐蚀环境中抗裂，并且是磁性的。它们广泛用于车辆和工业机械的部件。它们也被用于熔炉、热交换器和排气系统。

400系列：马氏体

400系列还包括马氏体钢，其铬含量相对较低，为11.5%到17%（使其耐腐蚀性较低），而且碳含量在不锈钢中为0.1% 或更高。碳可增加其强度，使这些钢适用于高应力、潜在腐蚀的应用，如压缩机、涡轮机、泵和切削工具。

2000系列：双相

双相不锈钢的微观结构表现出铁素体和奥氏体的特性。它们的铬含量为21%到26%，钼含量高达5%，镍含量较低。它们还具有高强韧性和耐腐蚀性，并且避免了含镍钢的高成本。

这些钢适用于剧烈的工业过程，如化工和石油加工、纸浆和造纸生产、压力容器以及高氯环境。

比较等级

所有这些不锈钢等级和类型可能会令人困惑，因此下表对它们进行了一般比较：

| 类型 | 耐腐蚀 | 强度 | 延展性 | 焊接性 | 成本 | | 300 奥氏体 | 高 | 中 | 高 | 高 | 高 | | 200 奥氏体 | 中 | 高 | 低 | 中 | 低 | | 400 铁素体 | 中 | 中 | 中 | 低 | 低 | | 400 马氏体 | 中 | 高 | 低 | 低 | 低 | | 2000 双面 | 高 | 高 | 中 | 中 | 低 |

不锈钢的优势

不锈钢的特性使其相较于其他金属具有显著的优势：

**耐腐蚀性：**铬氧化物外层可防止腐蚀，如生锈，从而避免结构完整性的降低。
**外观：**外层还具有光滑、亮丽的外观，使其在家电、房屋、车辆和建筑物的外立面中受到追捧。
**清洁性：**氧化物的不渗透性还使其易于清洁，非常适合对卫生要求较高的食品和医疗行业。
**可回收性：**不锈钢具有接近100%的可回收性，因此不锈钢产品经常由回收材料制成。
**耐热性：**在高温环境中，不锈钢能够抵抗氧化和极端温度，防止火焰蔓延，非常适合汽车排气系统。

不过，不锈钢并不总是理想选择。在不锈钢与钢（即普通钢/碳钢）的比较中，不锈钢的强度和耐久性较低，且通常更昂贵。在合金钢与不锈钢的比较中，合金钢（除了铬之外还包括其他显著合金元素的钢）具有更高的强度重量比和更好的加工性。

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