兰州兰鑫换热科技有限公司 | 论不锈钢材料的各种性能和抗腐蚀性

       通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢铁，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐腐蚀到耐腐蚀。

       在众多的工业用途中，不锈钢都能提供今人满意的耐蚀性能。根据兰州兰鑫换热科技有限公司使用的经验来看，除机械失效外，不锈钢的腐蚀主要表现在：不锈钢的一种严重的腐蚀形式是局部腐蚀（亦即应力腐蚀开裂、点腐蚀、晶间腐蚀、腐蚀疲劳以及缝隙腐蚀）。这些局部腐蚀所导致的失效事例几乎占失效事例的一半以上。事实上，很多材料失效是可以通过合理的选材而避免。常用的不锈钢材料有：304/316L/2205/254Smo等。
   下面主要分析不锈钢304/316L/2205/254Smo这些材料的成分、抗腐蚀性等。

一、304不锈钢

统一数字代号：S30408 新牌号：06Cr19Ni10 旧牌号:0Cr18Ni9

1、主要成分： （GB24511-不锈钢牌号及化学成分）

   C≤0.08%、Si≤1.00%、Mn≤2.00%、P≤0.045%、S≤0.03%、

   8%≤Ni≤11%、18%≤Cr≤20%。

2、力学性能：密度（20℃，g/cm3）：7.93    熔点（℃）：1398～1454   比热容（0～100℃，KJ·kg-1K-1）：0.50    热导率（W·m-1·K-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5  线胀系数（10-6·K-1）：（0～100℃）17.2，（0～500℃）18.4  电阻率（20℃，10-6Ω·m2/m）：0.73  纵向弹性模量（20℃，KN/mm2）：193

3、304不锈钢特点：

（1）耐腐蚀性：

       304不锈钢板的耐腐蚀性主要是由它的合金成分（硅、铬、钛、镍、铝等）以及内部的组织结构来取决，铬元素在里面起到决定性因素。铬具有极高的化学稳定性，可以在不锈钢表面形成一层钝化膜，让金属与外界隔离开来，保护钢板不被氧化，而且还能够增加钢板的抗腐蚀能力。在钝化膜被破坏之后，抗腐蚀性就下降了。304不锈钢板是应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢，属于18-8型奥氏体不锈钢（Cr含量大于18%，Ni含量大于8%）；具有良好的耐热性，耐腐蚀性，低温强度和机械特性，冲压弯曲等热加工性好，没有热处理硬化的现象，还具有良好的加工性能和可焊性。在大气中耐腐蚀，如果是工业性气氛或重污染地区，则需要及时清洁以避免腐蚀。在不锈钢里，如果含有Mo、Cu等元素还能耐硫酸、磷酸以及甲酸、醋酸、尿素等的腐蚀。而304不锈钢里面不含有这些元素，因此只能耐一般的水汽、及弱介质的腐蚀。

（2）304不锈钢的耐蚀性、抗氧化性和加工性较好，可冲压制作容器、餐具、金属家具、建筑装潢及医疗器具。

4、应用领域：广泛使用于工业和家具装饰行业和食品医疗行业，例如：一些高档的不锈钢餐具，浴室厨房用具。

二、316L不锈钢

统一数字代号：S31603 新牌号：022Cr17Ni12Mo2 旧牌号：00Cr17Ni14Mo2

1、主要成分：铬Cr, 镍Ni, 钼 Mo  （标准GB24511-不锈钢牌号及化学成分)

碳 c ：≤0.030%硅 si：≤1.00%锰 mn：≤2.00%硫 s ：≤0.030%磷

p ：≤0.045%铬 cr：16.00～18.00% 镍 ni：10.00～14.00% 钼 mo：2.00～ 3.00%。

2、力学性能：密度（20℃，g/cm3）：8.00  熔点（℃）：1398～1454      比热容（0～100℃，KJ·kg-1K-1）：0.50    热导率（W·m-1·K-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5 线胀系数（10-6·K-1）：（0～100℃）16，（0～500℃）18.5    电阻率（20℃，10-6Ω·m2/m）：0.74    纵向弹性模量（20℃，KN/mm2）：193

3、316L因其优异的耐腐蚀性在化工行业有着广泛的应用，316L也是属于18-8型奥氏体不锈钢（Cr含量大于18%，Ni含量大于8%）的衍生钢种，添加有2%～3%的Mo元素。在316L的基础上，也衍生出很多钢种，比如添加少量Ti后衍生出316Ti，添加少量N后衍生出316N，增加Ni、Mo含量衍生出317L。由于添加Mo，耐腐蚀性能，特别是耐点蚀性能增强，相对304不锈钢，价格较高，另外增加了钼元素,可以显著提高其耐晶间腐蚀。

       现在最常用的两种不锈钢304，316L，在化学成分上的最主要区别就是316L含Mo，而且一般公认，316L的耐腐蚀性更好些，比304在高温环境下更耐腐蚀。所以在高温环境下，工程师一般都会选用316L材料的零部件。但所谓事无绝对，在浓硫酸环境下，再高温度也千万别用316L。比如：为了防止在高温情况下螺纹咬死，需要涂抹的一种固体润滑剂：二硫化钼（MoS2）,从中能得出两点结论：（一）：Mo确实是一种耐高温的物质。

（二）：钼很容易和高价硫离子反应生成硫化物。所以没有任何一种不锈钢是超级无敌耐腐蚀的。

4、316L不锈钢优点：

（1）冷轧产品外观光泽度好；

（2）由于添加Mo，耐腐蚀性能，特别是耐点蚀性能比较好；

（3）高温强度高；

（4）加工硬化性好（加工后弱磁性）；

（5）固溶状态无磁性；

5、316L不锈钢与304不锈钢比较：

      316L和304最大的区别就是316L比304多2-3%个镍，多2%的Mo(钼)。首先，316L不锈钢含Mo，比304不锈钢在高温环境下耐腐蚀性更好些，所以在高温环境下，工程师一般都会选用316L材料的零部件。其次，316L主要是降低Cr含量提高Ni含量并增加了Mo2%～3%。从而其抗腐蚀性能力要比304强，适合在石油化工行业上使用，同样，316L成本也高于304，一般316L用在要求比较高的地方，来代替304。316L钢种在304基础上增加了钼元素,可以显著提高其耐晶间腐蚀、氧化物应力腐蚀的能力,以及减少焊接时的热裂倾向性，还有良好的耐氯化物腐蚀的性能。常用于纯水、蒸馏水、药品、酱、醋等卫生要求高、介质腐蚀性能强的场合。机械性能304优于316L。 因为304 、316L的耐蚀性，耐热性能突出，因此作为不锈耐热钢得到广泛应用， 304，316L的强度和硬度相近。

区别：316L的耐腐蚀性能比304要好很多，更关键的一点是316L中添加了钼金属，在耐热性能上得到了提升。

       在污染严重的工业区和沿海地区，表面会非常脏，甚至产生锈蚀。但要获得户外环境中的审美效果，就需采用含镍不锈钢。所以，304不锈钢广泛用于幕墙、侧墙、屋顶及其它建筑用途。

304 不锈钢的耐蚀性、抗氧化性和加工性较好，耐强氧性酸，可冲压，可制作容器、餐具、金属家具、建筑装潢、及医疗器具。

       316L不锈钢提升了对化学品盐酸及海洋的耐蚀性，提升了对盐水卤素溶液的抗蚀性，可用于海边建筑、船舶、核电化学及食品设备等。

6、应用领域：

（1）适合在化工，海水等环境下使用；

（2）316L不锈钢常用于纸浆和造纸用设备热交换器、染色设备、胶片冲洗设备、管道、沿海区域建筑物外部用材料，一般不用于耐硫酸腐蚀。

三、2205不锈钢

统一数字代号：S22053 新牌号：022Cr23Ni5Mo3N（标准GB24511-不锈钢牌号及化学成分)

1、主要成分：⑴碳C：≤0.030%，⑵硅Si：≤1.00%，⑶锰Mn：≤2.00%，⑷磷P：≤0.030%，⑸硫S：≤0.020%，⑹铬Cr：22.00～23.00%，⑺镍Ni：4.50～6.50%，⑻钼Mo：3.00～3.50%，⑼氮N：0.14～0.20%。

2、抗腐蚀性：

（1）均匀腐蚀  由于铬含量（22%），钼（3%）及氮含量（0.18%）,2205的抗腐蚀特性在大多数环境下优于316L和317L。

（2）局部抗腐蚀  双相不锈钢2205中铬、钼及氮的含量使其在氧化性及酸性的溶液中, 对点腐蚀及隙腐蚀具有很强的抵抗能力。

（3）抗应力腐蚀  不锈钢的双相微观结构有助于提高不锈钢的抗应力腐蚀龟裂能力。

（3）2205双相不锈钢适用于温度小于40度，浓度低于20%的硫酸。耐硫酸腐蚀主要选用2205双相不锈钢。

（4）双相不锈钢2205合金与奥氏体不锈钢相比,它的耐压强度是其两倍,与316L和317L相比,设计者可以减轻其重量。

5、双相2205不锈钢板与奥氏体不锈钢板的比较：

（1）屈服强度比普通奥氏体不锈钢高一倍多，且具有成型需要的足够的塑韧性。采用双相不锈钢制造储罐或压力容器的壁厚要比常用的奥氏体减少30%-50%，有利于降低成本。

（2）具有优异的耐应力腐蚀破裂的能力，即使是含合金量最低的双相不锈钢也有比奥氏体不锈钢更高的耐应力腐蚀破裂的能力，尤其在含氯离子的环境中。应力腐蚀是普通奥氏体不锈钢难以解决的突出问题。

（3）在许多介质中应用最普遍的2205双相不锈钢的耐腐蚀性优于普通的 316L奥氏体不锈钢，而超级双相不锈钢具有极高的耐腐蚀性，在一些介质中，如醋酸，甲酸等甚至可以取代高合金奥氏体不锈钢，乃至耐蚀合金

6、兰州兰鑫换热科技有限公司产品应用领域：

（1）压力容器、压力管道、热交换器。

（2）石油天然气管道。

（3）污水处理系统。

（4）纸浆和造纸工业。

（5）高强度耐腐蚀环境下的叶片、叶轮等。

（6）食品加工设备

四、254SMo不锈钢

      不锈钢254Smo 新牌号：00Cr20Ni18Mo6CuN（标准 ASTM-A240-不锈钢厚板、薄板、带板）

1、主要成分：254SMo含碳(C)≤0.02%,锰(Mn)≤1.00%,镍(Ni)17.5～18.5%,硅(Si)≤0.8%，磷(P)≤0.03%,硫(S)≤0.01%,铬(Cr)19.5～20.5%，铜(Cu)0.5～1.0%,钼(Mo)6.0～6.5%，氮（N）0.18～0.22%。

2、254SMO也是一种奥氏体不锈钢，254Smo超级奥氏体不锈钢诞生于上个世纪70年代中期的瑞典，是一种含碳量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢。与常规的奥氏体不锈钢304、316和316L相比，254Smo在氯化物环境中的耐蚀性尤为突出，包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和均匀腐蚀的性能，同时在很多还原性酸介质中耐蚀性也优于其他钢种，可以作为替代镍基合金和钛合金的材料。所以，254Smo更适合在海水脱盐处理、化工生产和废气处理等一些超恶劣腐蚀环境中使用。

4、耐高温性：

（1）大量实验和广泛使用经验表明，甚至在略高的温度下，254SMO在海水中也具有很高的耐缝隙腐蚀的性能,只有很少种类的不锈钢具有这种性能。

（2）254SMO在诸如纸业漂白生产所需的酸性溶液和氧化性卤化物溶液中的耐腐蚀能力可与耐腐蚀力最强的镍基合金和钛合金相比美。

（3）由于254SMO具有较高的含氮量，因此其机械强度比其他种类的奥氏体不锈钢要高。此外，254SMO还具有很高的延展性和冲击强度以及良好的可焊接性。

4、应用领域：

（1）海水：海域环境的海洋构造物，海水淡化，海水养殖，海水热交换等。

（2）环保：火力发电的烟气脱硫装置，废水处理等。

（3）能源：原子能发电，煤炭的综合利用，海潮发电等。

（4）化工：炼油，化学化工设备等。

（5）食品：制盐，酱油酿造等。

（6）氯离子环境：造纸工业，各种漂白装置。