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不鏽鋼

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此条目的主題是含鉻至少10.5wt%的鐵合金。关于其他俗稱白鐵的材料，請見「白鐵」。

不锈钢[1]（英語：Stainless steel，rustless steel），也称为不锈耐酸钢、水铜铁，台語也稱為白鐵仔（臺灣話：pe̍h-thih-á）；在冶金學中，是指在大气和酸、碱、盐等腐蚀性介质中，呈现钝态、耐蚀、不生锈，含高铬（常12%~30%）的合金钢，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。国际上以重量計算定義，不锈钢是最低铬含量为10.5wt%，最高碳含量为1.2 wt%的合金钢[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蚀性和耐热性，還可以加入镍、钼、釩、鈦、鈮、錳、鎢、鋁、銅、氮、硫、磷和硒，使其表面會產生防锈的氧化膜，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、碱的氧化腐蝕。

大多數不锈鋼先在電爐或氧氣頂吹轉爐（英语：Bottom-blown oxygen converter）（轉爐（英语：Basic oxygen steelmaking））中熔化，然後在另一煉鋼爐中精煉，主要為了降低碳含量。在氩-氧脱碳法（英语：Argon oxygen decarburization）中，將氧和氩的氣體混合物噴入鋼水中。改變氧和氩的比例，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。

历史

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1913年哈利·布雷尔利（英语：Harry Brearley）发明了一种马氏体不锈钢并随后使其工业化[5]。1924年eeket研制了一种含铬量更高的不锈钢，相当于铁素体不锈耐酸钢。

1931年，巴德公司制造出世界首架不锈钢飞机。

分類

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晶体结构

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不锈钢按照晶体结构分为五大类：奥氏体不锈钢（A1,A2,A3,A4,A5）、铁素体不锈钢（F1）、马氏体不锈钢（C1,C4,C3）、双相不锈钢（英语：duplex stainless steel）和沉淀硬化型不锈钢。[6]

  • 奥氏体不锈钢（英语：austenitic stainless steel）含有16%－26%铬和35%以下的镍，通常具有最高的耐腐蚀性，不能通过热处理进行强化，并且无磁性；最常见的类型是18/8，或称304级，即含有18%铬和8%镍；典型的用途包括飞机工业、乳制品和食品加工工业。奥氏体不锈钢（A*-50较软/A*-70 适合冷加工/ A*-80具有高强度）
  • 铁素体不锈钢（英语：ferritic stainless steel）含有10.5%－27%铬，而不含镍，由于碳含量低（0.2%以下），不能通过热处理进行强化，仅用于防腐蚀要求不高的场合，如建筑和汽车装潢方面。铁素体不锈钢（F1-45较软/F1-60适合冷加工）
  • 马氏体不锈钢（英语：martensitic stainless steel）通常含有11.5%－18%铬和1.2%以下的碳，有时也含镍，可通过热处理进行强化，具有中等的耐腐蚀性，用于刀具、外科用具、扳手和涡轮机。
  • 双相不锈钢（英语：duplex stainless steel）混合了奥氏体和铁素体不锈钢的微观晶体结构，其理想比例为50:50，即使商用产品会采用40:60的比例。通过比奥氏体不锈钢含比例更高的铬（19－32%）和钼（最高5%）以及更低比例的镍来划分。双相不锈钢具有大约两倍于奥氏体不锈钢的屈服强度。相比于304和316不锈钢，其混合型的晶体结构产生了对于氯化物腐蚀的更佳的防腐蚀性。石油和天然气工业是最大的使用者。
  • 沉淀硬化型不锈钢（英语：precipitation hardening grade stainless steel）基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬（强）化的不锈钢。

抗蚀性

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不锈钢按其抗蚀性分：不锈钢（在空气中能抵抗腐蚀）和不锈耐酸钢（在某些化学介质中能抵抗腐蚀）。

化学成分

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按化学成分可分为高铬不锈钢（如4Cr13、Cr17、Cr28、Cr17Ti 等）、铬镍不锈钢（如0Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti）、铬锰氮不锈钢（如Cr17Mn13Mo2N）。

各标准不锈钢号对照表
EN-DIN标准钢号 EN-标准钢牌号 ASTM／AISI钢牌号 UNS编号 GB-中国国标牌号
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

应用

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目前，市场上的不锈钢品种超过230种，常使的也有近50种，其中约80%是奥氏体不锈钢（18铬-8镍）的衍生物，20%是由13铬钢演变而成。

健康問題

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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。不锈钢协会联盟委托瑞典皇家工学院对1.4003、1.4016、1.4597(+Cu)、1.4404、1.4301、1.4162等七种不锈钢测试，结果显示金属释放量均未超，可以用于食品接触材料。[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]。

执行标准

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在中国，不锈钢管执行的标准有：GB1220-84、GB4241-84、GB4356-84、GB1270-80、GB12771-91等等。

相关

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参考來源

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文献
  • 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
  1. ^ 陳怡儒 2011，第304-305頁
  2. ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始内容存档于2022-01-14）. 
  3. ^ 存档副本. [2022-01-14]. （原始内容存档于2022-05-03）. 
  4. ^ 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]. （原始内容存档于2021-12-15）. 
  5. ^ A non-rusting steel. New York Times. 31 January 1915. 
  6. ^ ISSF. 不锈钢介绍 (PDF). （原始内容 (PDF)存档于2011）. 
  7. ^ What is Stainless Steel?. [2006-12-26]. （原始内容存档于2006-09-24）. 
  8. ^ 使用不锈钢进行食物的安全制备 (PDF). worldstainless. 2019 [2023-11-30]. （原始内容存档 (PDF)于2024-02-23）. 
  9. ^ 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]. （原始内容存档于2018-08-27）. 

外部链接

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