奥氏体不锈钢

奥氏体不锈钢（austenitic stainless steel）它是使用状态下基体组织为稳定奥氏体的不锈钢。它具有高耐腐蚀性良好的冷加工性和良好的韧性、塑性、可焊性和非磁性，但强度普遍较低。奥氏体不锈钢含有18以上的铬%，含镍8%左右及少量钼、钛、像氮这样的元素习惯上称为18-8型不锈钢，常用的奥氏体不锈钢是12Cr18Ni9、06Cr19Ni10等型号。由于奥氏体不锈钢含有多种重金属合金元素，不合格的奥氏体不锈钢产品可能危害人体健康。

奥氏体不锈钢的碳含量极低由于镍的加入，在固溶处理后，（即把钢加热到1050 ~ 1150℃，然后用水冷却）可以获得单相奥氏体组织，奥氏体不锈钢比其他系列不锈钢具有更好的耐腐蚀性能、耐热性和延展性好，适合冷成型，可广泛用于厨房餐具、化学品储罐、压力容器、航空航天部件、工业产品配件、耐酸设备等。奥氏体不锈钢无磁性，可用于制造抗磁性零件。奥氏体不锈钢是不锈钢中最重要的钢材，其产量和消费量约占不锈钢总产量和消费量的70%

奥氏体不锈钢的显微组织是奥氏体、晶体结构为面心立方。铁、铬、镍是奥氏体不锈钢的三种基本元素，除了主要合金元素铬、除了镍之外，还需要添加元素以满足其他性能要求，例如钼以提高耐腐蚀性、铜、硅、钒等；添加锰以节省镍、氮等；添加钛以改善晶间腐蚀性能、铌等。同时，生产过程中不可避免带入或需要添加的元素，如碳、氮、硅、锰以及硫、磷等。其中，影响奥氏体组织的元素是碳、氮、镍、锰、钴、铜等一般用镍当量来衡量合金元素形成奥氏体组织能力的总和，镍当量=%Ni+%Co+30%C+N)+0.5%Mn+0.3%Cu，每个元素前的数字是该元素形成奥氏体的能力相当于镍 形成奥氏体的能力。

根据奥氏体化元素的不同，奥氏体不锈钢可分为铬镍不锈钢和铬锰不锈钢两大系列。铬镍不锈钢以镍为主要奥氏体元素，是奥氏体不锈钢的主体该系列不锈钢具有优异的耐腐蚀性能和良好的综合机械性能、工艺性能和可焊性，但强度和硬度较低，不适合在承受较大载荷，对硬度和耐磨性要求较高的设备和部件上使用代表品牌有06Cr19Ni10、06C18Ni11Ti、022Cr19Ni10N、06Cr18Ni12Mo2Cu2等。

铬锰不锈钢的奥氏体元素除锰外，还包括氮和适量的镍，钢中的锰起到稳定奥氏体的作用。氮可以稳定奥氏体，具有良好的固溶强化作用，提高奥氏体不锈钢的强度因此，该系列不锈钢适用于承受重负荷耐腐蚀要求不高的设备和部件代表品牌是12Cr18Mn9Ni5N、20Cr15Mn15Ni2N等。

碳：在奥氏体不锈钢中，碳是强烈形成和稳定奥氏体并扩大奥氏体区的元素，其形成奥氏体的能力约为镍的30倍碳是一种间隙元素，可以通过固溶强化提高奥氏体不锈钢的强度。然而，碳在不锈钢中的作用是双重的碳含量过多导致碳化铬增多，固溶体中的铬含量减少，降低了钢的耐蚀性一般来说，工业奥氏体不锈钢中的碳含量比较低，大多在0.1~0.4%之间。

铬：铬能显著提高不锈钢的高温抗氧化性、耐硫化性和高温强度。铬在不锈钢中与碳形成碳化物，降低钢的耐腐蚀性，引起晶间腐蚀然而，当碳含量一定时，随着钢中铬含量的增加，晶间腐蚀的敏感性降低。

镍：镍是奥氏体不锈钢中仅次于铬的重要合金元素为了抵抗还原性酸碱介质的腐蚀，必须在钢中加入镍，镍可以促进不锈钢钝化膜的稳定性，提高不锈钢的热力学稳定性。铬和镍的共存可以显著增强不锈钢的耐腐蚀性。镍有利于不锈钢的高温抗氧化性能，但不利于高温硫化性能。

钼：普通奥氏体不锈钢只在要求介质具有防锈性和抗氧化性的情况下使用作为奥氏体不锈钢中重要的合金元素，钼的加入，进一步扩大了其应用范围。钼的主要作用是提高钢在还原性介质中的耐蚀性，提高钢的抗点蚀和缝隙腐蚀能力。钼对奥氏体不锈钢的强化作用不显著，但随着钼含量的增加，钢的高温强度增加。钼作为降低奥氏体不锈钢电阻的合金元素、耐点蚀和缝隙腐蚀的机理尚不清楚。

氮：氮是不锈钢中唯一使用的气态合金元素，生产中添加方便，价格低廉，有益效果显著，副作用小，是一种很有前途的重要合金元素。氮固溶强化能显著提高奥氏体不锈钢的室温和高温强度；奥氏体不锈钢的抗氧化性可以显著提高、还原性酸性介质的整体腐蚀性能；钢中的氮含量超过0.12%~0.15%当奥氏体不锈钢是冷的时、热加工性和冷成型性将会降低。

硅：当硅含量≤0.8%或≤1.同时，铬镍奥氏体不锈钢的耐蚀性降低，钢在固溶状态下的晶间腐蚀敏感性显著提高；当钢中硅含量极低时，铬镍奥氏体不锈钢的耐硝酸腐蚀性能显著提高，抗固溶晶间腐蚀性能优异。添加适量的硅可以使不锈钢具有优异的耐高温性能、高浓度硝酸和硫酸的耐腐蚀性也能显著提高不锈钢的高温抗氧化性。

奥氏体不锈钢含有高铬，形成致密的氧化膜，因此具有良好的耐腐蚀性。当含铬18％‚含镍8％获得单一奥氏体组织，因此奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性、塑性、高温性能和焊接性能。此外，奥氏体不锈钢的锻造性能、铸造性和机械加工性有其固有的特性。

铸造性能：奥氏体不锈钢的铸造性能优于马氏体不锈钢和铁素体不锈钢。铬镍奥氏体不锈钢的铸造收缩率一般为2.0~2.5％含钼奥氏体不锈钢的铸造收缩率一般约为2.8％左右；含钛奥氏体不锈钢的铸造性能比不含钛的差，容易造成铸件中的夹杂物、冷绝缘和其他铸造缺陷。含氮奥氏体不锈钢在铸造和熔炼过程中对孔隙很敏感、在浇注过程中，必须采取保护措施，严格采用干烤装料，严格控制出钢温度和浇注温度。合金元素（如铬、镍、钼、铜等）含量高的奥氏体不锈钢铸件在铸造时容易产生裂纹，严重时甚至出现裂纹，所以在铸造中、冶炼过程中必须采取特殊措施。

锻造性能：锻造奥氏体不锈钢比较复杂，尤其是合金元素（尤其是钼或硅）含量高的奥氏体不锈钢更复杂。因其热导率低、膨胀系数大，锻造加热要慢慢进行，否则工件内外温差大，会产生裂纹。另外，奥氏体不锈钢的加工硬化效应大，锻造时变形抗力大，锻造困难。一般来说，奥氏体不锈钢的锻造工艺是：初锻温度为1150 ~ 1200℃，终锻温度为825 ~ 950℃。对于高钼或硅含量的奥氏体不锈钢，最高锻造温度不应超过1150℃，终锻温度不应低于925℃。

耐腐蚀性：耐腐蚀性包括防锈性和耐酸性、碱、盐等腐蚀性介质的特性及其高温抗氧化性、氯化等性能。现代奥氏体不锈钢的碳含量一般不高于0.03%为了解决敏化晶间腐蚀和提高钢的耐腐蚀性。奥氏体不锈钢中含有大量的镍、铬等合金元素能在高温下保持其稳定的奥氏体组织、常温下在氧化或还原介质中具有良好的耐腐蚀性，通过冷加工或固溶处理提高其强度，用于制备耐酸设备、腐蚀环境中的耐腐蚀容器和设备部件等。

切削性能：奥氏体不锈钢切削性能差，切削时加工硬化倾向大，即使变形不太大，金属也会被强烈硬化。此外，由于这种钢韧性高，容易粘在刀具上，形成长切屑，使加工条件变差。因此，加工这种钢必须采用小进给量。

焊接性能：与其他不锈钢相比，奥氏体不锈钢具有更好的可焊性，对氢脆不敏感可以使用各种焊接方法来成功地焊接或修复工件。在奥氏体不锈钢的焊接过程中，应注意焊缝金属的热裂纹，应采用双相组织焊缝；严格控制有害杂质硫、磷的含量；采用碱性焊条、小电流、快速焊接可以防止热裂纹。

奥氏体不锈钢

不锈钢生产分为炼钢（冶炼和浇铸）和加工（开坯、热轧、冷轧等）冶炼和铸造两个阶段，属于生产的前置工序，决定了钢种的化学成分加工是将精炼后的不锈钢根据具体需要制成相应的产品、形状等。不锈钢制作是蝉蛹三重（三步）法。炼钢方法有：电弧炉（EF）单炼法；AOD（Redox decarbonization, argonoxygen refining）法；VOD（Vacuum oxygen decarburization）法；RH-OB法；转炉顶底复吹法，其中AOD法和VOD法占主导地位。铸造方法主要有压铸和连铸1960年以前，大多采用压铸20世纪60年代后，连铸技术得到大规模推广1985年，世界不锈钢连铸比达到70%以上。

AOD法：AOD法是美国联合碳化物公司与乔斯利公司合作于1968年发明的。首先，原料钢水钢水成分和温度达到进入AOD炉精炼的要求后，将原钢水加入AOD炉，并吹入氩气—氧气混合气体可以提高钢的洁净度，在温度不太高不能保铬的情况下，降低高铬钢水的含碳量。采用吹炼工艺，调节混合气体中的氩氧比，控制铬和碳的选择性氧化，从而利用廉价的高碳铬原料生产低碳不锈钢的精炼技术。

VOD法：VOD法是西德威滕特种钢厂于1967年发明的（Edel-StahlwerkWitten）和标准迈索公司(Standard messo)发明的。先在初炼炉（电炉或转炉）中调整好除碳、除了硅以外的成分被注入钢包，然后钢包被移到真空罐中保存将真空罐抽至一定真空度后，从上方向钢包内的钢水中吹入氧气以减少碳，向钢包底部吹入氩气以搅拌钢水。

热处理：奥氏体不锈钢的基体组织为奥氏体，在加热和冷却过程中没有马氏体相变和硬化能力。奥氏体热处理的目的是提高耐腐蚀性、强度、韧性，消除第二阶段的不利影响，消除应力，或软化已加工硬化的材料。具体的处理方法包括固溶强化、稳定化处理和消除应力退火等。

生活领域：奥氏体不锈钢在日常生活中应用广泛，如S304（06Cr19Ni10）或S316（06Cr17Ni12Mo2）保温杯内胆用系列奥氏体不锈钢；S304系列奥氏体不锈钢用于承受弱介质腐蚀和800℃以下负荷的部件，如炊具、餐具等；奥氏体节镍钢主要用于制造酒店设备、厨房用具、冰箱餐具水槽、桌面炉灶运输等。

工业领域：奥氏体不锈钢具有良好的塑性、韧性、可焊性和耐腐蚀性，在氧化和还原介质中具有良好的耐腐蚀性，广泛应用于机械中、航空、化工等领域，可以生产高强度、高耐磨、耐蚀的机械零件、工具等。超低碳奥氏体不锈钢适用于制造厚截面的焊接件和设备，如石油化工等、化肥、造纸、印染和原子能工业设备用耐腐蚀材料。酸中铌稳定的奥氏体不锈钢、碱、盐等腐蚀介质的耐腐蚀性高，焊接性好，既可作为耐腐蚀材料，又可作为耐热钢，主要用于火力发电厂、石化等领域，比如制作容器、管道、热交换器、轴类等。铬镍奥氏体不锈钢主要用于水闸、角钢、隧道、水槽、螺丝、非磁性阀簧、非磁性轴等部件；含有铬、钼奥氏体不锈钢多用于海水环境、化工厂烟气脱硫装置、废液处理装置、水泥厂烟囱污泥处理装置、烟道内衬等高温腐蚀环境。铬锰奥氏体不锈钢主要用于石油钻井钻杆的无磁接箍、管道等。高钼奥氏体不锈钢主要用于处理含氯溶液的热交换器、醋酸设备、磷酸设备、漂白装置等。

交通领域：奥氏体耐热钢可用作耐热钢和耐氧化钢，典型的不锈钢品牌为06Cr18Ni11Ti、06Cr25Ni20、16Cr23Ni13、06Cr19Ni10、26Cr18Mn12Si2N等，使用温度为600 ~ 1000℃。作为耐热钢，用于汽车发动机气门、蒸汽过热器、动力装置管路、燃气轮机叶片等；作为抗气化钢，用于热处理炉部件，如渗碳炉罐、传送带、炉底板、料盘、炉管等。亚稳态奥氏体不锈钢冷加工后具有较高的强度和硬度，并保留了足够的韧性和塑性，在大气条件下具有良好的耐腐蚀性主要用于冷加工状态下承受高负荷，并有望减轻设备重量和不生锈的设备和部件，如铁路车辆、装饰板、传动带、紧固件等。铬锰奥氏体不锈钢主要用于发电机转子护环、汽车发动机排气阀等。

食品工业：耐腐蚀奥氏体不锈钢广泛应用于食品工业和设备，如挤奶机储罐运输罐管道阀门运奶车等。

医疗领域：奥氏体不锈钢具有良好的可加工性和耐腐蚀性，且价格相对低廉，被广泛用作人体植入的医用材料、人工关节、骨折固定钉板系统、外科辅助器械、血管支架等。

奥氏体不锈钢一般情况下对人体无害，但如果使用生产不规范的奥氏体不锈钢产品或使用不当，可能会积累重金属，影响人体健康。对于过敏体质的人来说，由于奥氏体不锈钢的特殊材质，可能会出现不良反应。