不锈钢的功能性和特殊性方向研究
来源： 发布时间：2008-02-24
不锈钢通常是指在大气或一些化学介质中能抵抗腐蚀的钢，按组织特点可分为马氏体型、奥氏体型、铁素体型、奥氏体-铁素体型和沉淀硬化型五类，其中马氏体、铁素体不锈钢为铬系钢，其他类型不锈钢为铬镍系钢。不锈钢按用途不同可加工成板、管、型、线及其制品等各种品种。从不锈钢材消费结构上看，不锈钢板带材（包括中厚钢板、热轧薄板、冷轧薄板钢带）约占不锈钢总消费量的75%～80%以上，其它不锈钢材品种只占25%左右。目前，世界主要不锈钢生产企业包括蒂森-克虏伯（kts）、阿塞洛（arcelor）、阿维斯塔（avesta），年产量均在200万吨以上；我国不锈钢生产的大型企业主要是太钢和宝钢，还有部分民营企业。
不锈钢因其具有良好的抗氧化性、耐蚀性及装饰性，而被广泛应用于建筑、化工、轻工、家电、能源、航空航天、食品加工、厨房设备、医疗器械以及餐饮业等领域，在国民经济各行业及人民生活消费中起着越来越重要的作用。近年来，石油化工工业、军事工业及海洋开发的迅速发展，对不锈钢提出了更高要求，传统的不锈钢已适应不了特殊行业和特殊功能领域的使用要求。因此，不锈钢材料也向功能性和特殊性方向发展，出现了超级不锈钢和满足各种特殊功能要求的功能性不锈钢。
超级不锈钢
根据不锈钢材料的显微组织特点，超级不锈钢分为超级铁素体不锈钢、超级奥氏体不锈钢、超级马氏体不锈钢和超级双相不锈钢等几个类型。
超级奥氏体不锈钢
超级奥氏体不锈钢是在普通奥氏体不锈钢的基础上，通过提高合金的纯度，提高有益元素（cr、mo）的数量，降低碳含量，防止析出cr23c6造成晶间腐蚀，获得良好的力学性能、工艺性能和耐局部腐蚀性能，并替代了ti稳定化不锈钢。
超级铁素体不锈钢
超级铁素体不锈钢继承了普通铁素体不锈钢强度高、抗氧化性好、抗应力腐蚀优良等特点，同时改善了铁素体不锈钢的延性—脆性转变、对晶间腐蚀较敏感和焊态的低韧性等局限性。采用精炼技术，降低碳和氮含量，添加稳定化和焊缝金属韧化元素，可获得高铬、钼且超低碳、氮的超级铁素体不锈钢，使铁素体不锈钢在耐腐蚀、耐氯化物的点蚀和缝隙腐蚀等应用方面进入了一个新的阶段。
超级双相不锈钢
超级双相不锈钢是20世纪80年代后期发展起来的，牌号主要有saf2507、ur52n、zeron100等。该类钢的特点是含碳量低（0.01%～0.02%），含有高钼和高氮（mo≤4%、n≤0.3%），钢中铁素体相含量占40%～45%，具有优良的耐孔蚀性能。
超级马氏体不锈钢
马氏体不锈钢属于可硬化的不锈钢，具有高的硬度、强度和耐磨性能，但韧性和焊接性较差。普通马氏体不锈钢缺乏足够的延展性，在变形过程中对应力十分敏感，冷加工成形比较困难。通过降低含碳量，增加镍含量，可获得超级马氏体不锈钢。近年来，各国在开发低碳、低氮超级马氏体钢方面投入很大，研究出一批不同用途的超级马氏体钢。现在，超级马氏体钢已在石油和天然气开采、储运设备、水力发电、化工及高温纸浆生产设备上得到广泛应用。
功能性不锈钢
从1960年起，世界各国对不锈钢在数量、品种和质量上提出了更高要求。随市场需求的变化，各种具有特殊用途和特殊功能的不锈钢不断出现。
含氮不锈钢
含氮不锈钢是近年来发展较快的不锈钢品种之一，日益受到关注。氮作为合金元素加入不锈钢中，可提高奥氏体稳定性，平衡双相钢中相的比例，在不影响钢的塑性和韧性的情况下提高钢的强度，并可部分代替不锈钢中的ni。在双相钢中，氮延缓金属间化合物弥散析出；在马氏体钢中，氮与其他元素形成氮化物分布于晶界上，可以提高硬化能力，防止高温回火时奥氏体、铁素体晶粒的长大。高氮含量的双相钢具有良好的抗均匀腐蚀以及局部腐蚀的性能。
新型医用无镍奥氏体不锈钢
目前，医用植入不锈钢材料主要为铬镍奥氏体不锈钢（如316l等），具有很好的生物相容性，含有13%～15%的镍。镍是奥氏体不锈钢中的主要合金元素，对形成和稳定奥氏体相区有很强的作用。但镍是一种致敏因子，且对生物体有致畸、致癌等危害。含镍植入不锈钢在体内长期使用，会逐渐被破坏而释放出镍离子。当镍离子在植入人体附近组织中富集时，可诱发毒性效应，发生细胞破坏和发炎等不良反应。中国科学院金属研究所开发的铬锰氮型医用无镍奥氏体不锈钢，经过生物相容性试验，性能优于目前临床使用的铬镍奥氏体不锈钢（316l）。
抗菌不锈钢
随着人们生活水平的提高，人们对所处的环境和自身的健康越来越重视，这促进了抗菌材料的研究与开发。1980年以来，以日本为代表的发达国家在家用电器、食品包装、日用品、洗浴设备等方面开始研究应用抗菌材料。日新制钢株式会社和川崎钢铁公司分别研究出了含cu和含ag抗菌不锈钢。含cu抗菌不锈钢是在不锈钢中加入0.5%～1.0%的cu，并采取特殊热处理，使不锈钢自表面到内部均匀弥散ε-cu析出物，起到抗菌作用。这种含cu抗菌不锈钢适合应用于高级厨房用具等系列产品以及其他要求高加工性和抗菌性等的产品。加ag抗菌不锈钢对大肠杆菌和黄色葡萄球菌等均具有很高的抗菌效果，特别是在加工研磨或者表面受磨损时，这种材料能始终保持良好的抗菌效果。
随着我国国民经济的增长和人民生活水平的提高，不锈钢表观消费量由1990年的26万吨增加到2000年的173万吨，年平均增长率达17.73%，超过了世界平均5%的水平。2002年，我国不锈钢消费总量达到320万吨，超过了美国（年消费不锈钢200万吨以上），已占世界第一位。但按目前产量估算，我国人均不锈钢消耗量还没有达到1.5千克/年，低于世界不锈钢人均消费量约2千克/年的水平。近10年来，西方工业发达国家不锈钢人均消费量显著增长，不锈钢消耗量最高的国家为奥地利，达到25千克/年；美国次之；其后为日本、德国、意大利、法国、韩国和英国，达到10千克～15千克/年。由此可知，我国不锈钢市场的发展前景十分广阔。