本文介绍了不锈钢的分类、发展，常用牌号特性用途以及未来的发展趋势。

一、概述

1.定义

不锈钢是指在空气、水、盐水、酸、碱等腐蚀介质中具有高的化学稳定性的钢，是一种不锈耐蚀的高合金钢。通常指铬含量在10.5%以上，碳含量不超过1.2%的系列铁基合金钢。

2.特性

不锈钢主要的特性是不锈、耐蚀性，该特性与钢中的铬含量直接相关，耐蚀性随着铬含量的提高而增强，铬元素使钢表面形成一层钝化膜，它能防止表面氧化，从而使材料具有抗蚀性。  

3.应用

不锈钢作为用于制造和保护金属制品的金属材料，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、强度高、密度低等特点，具有重要的经济价值和工程应用价值。因此，不锈钢已经成为各种行业的主要材料，如汽车、航空、石油化工、医药、电子电子、建筑、机械、电力、军工、制冷等。

二、不锈钢的分类

1.按主要化学成分分为：

铬不锈钢(以Cr13为代表)、铬镍不锈钢(以Cr18Ni8为代表)、铬锰不锈钢、铬镍钼不锈钢及超低碳不锈钢(316L)、高钼不锈钢、高纯铁不锈钢等。

2.按性能特点和用途分为：

耐硝酸（硝酸级）不锈钢、耐硫酸不锈钢、尿素级不锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢钢、高强度不锈钢等。

3.按功能特点分为：

耐热不锈钢，低温和超低温不锈钢，无磁不锈钢，易切削不锈钢，超塑性不锈钢等。

4.按使用环境分为：

• 不锈钢：在弱腐蚀介质大气、水蒸气和淡水中具有不锈性。
• 耐酸钢：在酸、碱、盐等介质中耐腐蚀。

习惯上将这两类系列钢都称为不锈钢。两类钢在化学成分上的差异使得它们耐蚀性不同。

注意：抗大气、水等介质腐蚀的不锈钢不一定耐酸，但耐酸钢肯定耐大气、水等介质腐蚀。

5.按金相组织分为：

• 奥氏体不锈钢: 含铬大于18%，含8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。

基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织(CY相)为主，无磁性，主要通过冷加工使其强化(并可能导致一定的磁性)的不锈钢。美国钢铁协会以200和300系列的数字标示，如304。

• 铁素体型不锈钢: 含铬12%~30%。其耐蚀性、韧性和可焊接性随铬含量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢。

基体以体心立方晶体结构的铁素体组织(a相)为主，有磁性，一般不能通过热处理硬化，但冷加工可使其轻微强化。美国钢铁协会以430和446为标示。

• 马氏体型不锈钢: 强度高，但塑性和可焊接性较差。

基体为马氏体组织(体心立方或立方)，有磁性，通过热处理可调整其力学性能，在高温下具有奥氏体组织，当以适当的速度冷却至室温时，奥氏体组织能够转变为马氏体(即淬硬)。美国钢铁协会以410,420 以及440数字标示。

• 奥氏体一铁素体(双相)型不锈钢: 兼奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。

基体兼有奥氏体和铁素体两相组织，其中较少相基体的含量一般大于15%有磁性，可通过冷加工使其强化。与奥氏体不锈钢相比，双相钢强度高，耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀及点腐蚀能力均有明显提高。329是典型的双相不锈钢。

• 沉淀硬化型不锈钢:

基体为奥氏体或马氏体组织，并能通过沉淀硬化处理使其硬化。美国钢铁协会以600系列的数字标示，如630，即17-4PH。

三、不锈钢的发展史

1.国外发展

不锈钢从发明到实际工业应用时间跨度约十年：

• 1904~1906 法国人Guillet首先对Fe-Cr-Ni合金的冶炼和力学性能进行开创性的研究。

• 1907~1911 法国人Portevin和Gissen发现了Fe-Cr和Fe-Cr-Ni合金的耐蚀性并完成了Guillet的研究工作；同时期，德国人Monnartz 揭示了钢的耐蚀性原理并提出了钝化的概念。

• 1912～1914 Brearley发明了含12-13%Cr的马氏体不锈钢并获得专利。

• 1911-1914 美国人Dant-sizen发明了含14-16%Cr，0.07%-0.15%C的铁素体不锈钢；德国人Maurer和Strauss发明含1.0％C，15-20%Cr，<20%Ni的奥氏体不锈钢，此后，在此基础上发展了的18-8型不锈钢(0.1%C-18％Cr-8％Ni)。

• 20世纪30年代初期 在18-8型不锈钢的基础上发展了含钛、铌的稳定化型奥氏体不锈钢，即AISI321和AISI347。同时期还发明了铁素体-奥氏体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

• 1940~1950  马氏体、半奥氏体沉淀硬化不锈钢开始用于军事和民用工业。此外为了节省镍元素发明了以锰代镍的Cr-Ni-Mn-N系不锈钢，即美国的AISI200系钢种。

• 20世纪50年代中期 开发了耐蚀性优良的高性能不锈钢。

• 20世纪60年代后期 马氏体时效不锈钢、TRIP(Transformation Induced Plasticity)不锈钢、C+N≤150ppm的高铁素体不锈钢相继出现。

近二十年来，受各种局部腐蚀破坏事故影响，和化学加工工业不断采用新型催化剂和新工艺，在已有基础上，发展了耐应力腐蚀、耐点蚀、耐缝隙腐蚀、耐腐蚀疲劳等专用不锈钢，如双相不锈钢、高钼不锈钢、高硅不锈钢等。为适应深冲成型和冷墩成型的需要还开发了易成型的专用不锈钢品种。已完成了用钛稳定化奥氏体不锈钢向低碳、超低碳奥氏体不锈钢过渡，不锈钢生产水平已经迈上一个新台阶。

2.国内发展

我国不锈钢工业发展较晚。

• 1952年才开始工业化生产。大量生产18-8型Cr-Ni奥氏体钢，如1Cr18Ni9Ti。随后开始生产含Mo2%-3%的1Cr18Ni12Mo2Ti和1Cr18Ni12Mo3Ti等。

• 1959开始仿制以Mn、N代Ni的1Cr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N,1958年向AISI 204钢中加入Mo2%-3%，研制了1Cr18Mn10Ni5Mo3N(204+Mo),用于全循环法尿素生产装置以代替1Cr18Ni12Mo2Ti。

• 1960初  开始工业试制1Cr17Ti、1Cr17Mo2Ti和1Cr25Mo3Ti等无镍铁素体不锈钢。并开始研究耐发烟硝酸腐蚀的高硅不锈钢1Cr17Ni14Si4ALTi。大批新钢种，如17-4PH，17-7PH，PH15-7Mo等沉淀硬化不锈钢，含C≤0.03%的超低碳不锈钢00Cr18Ni10、00Cr18Ni14Mo2、00Cr18Ni14Mo3以及无Ni的Cr-Mn-N不锈钢1Cr18Mn14Mo2N(A4)相继研制成功并投入了生产。

• 70年代起，为解决18-8型Cr-Ni钢的氯化物应力腐蚀问题，一些α+γCr-Ni双相不锈钢相继研制完成并正式生产和应用，主要钢号有1Cr21Ni5Ti、00Cr26Ni6Ti、00Cr26Ni7Mo2Ti、00Cr18Ni5Mo3Si2(3RE60)和00Cr18Ni6Mo3Si2Nb等。

• 1985—1990年间才大力进行低碳、超低碳不锈钢的开发、生产与应用。但与不锈钢生产、应用的国家相比（例如日、美等国含Ti的18-8型Cr-Ni钢仅占不锈钢产量的1.5%左右），差距仍然较大。

四、常用不锈钢牌号特性和用途

常用不锈钢有200系列，300系列和400系列三大类，最常用的是300系列，200系列和400系列一定程度上是300系列的替代品。400系列不含镍有磁性，200系列含镍较少，300系列含镍最多，所以后二者无磁性。

300系列中应用最多的是304、304L、316、316L、321、309S、310S等，304和304L的区别在于碳（C）含量的不同，带L的是表示含碳低，也叫低碳，316和316L的区别也是一样。

五、不锈钢的发展趋势

为不断满足各个行业发展的需求，不锈钢品种与质量的竞争日趋激烈，世界主要不锈钢企业积极走新产品、新技术开发和质量领先的路子，以超级双相不锈钢、超(超)临界电站锅炉用不锈钢等为代表的在耐蚀性能、耐热性能和高强度等方面优异的特种钢开发及深加工成为世界不锈钢企业研发的主攻方向。

1. 双相不锈钢

现代双相不锈钢的发展呈现两大趋势：

• 一是关注钢的组织热稳定性，提高钢中的铬、钼、氮含量获得更高的强度和更优良的耐蚀性，以适应在各领域应用中与超级奥氏体钢竞争，有了PRE值近50的特超级双相钢，如SAF2707HD、SAF3207HD。

• 二是开发低镍且不含或含少量贵重元素钼的经济型双相不锈钢，降低成本，并改善这类钢的热加工性、焊接性，使之有与其他普通通用不锈钢，如304、316的竞争力，目前有2000年以来问世的AL2003，LDX2101, Armo Nitronic 19D ,ATI 2102、2201、2202，LDX2404等牌号。

从目前的研究和生产水平来看，欧美在双相钢的研发和生产以及用户的认同程度上都处于领先水平，其代表公司有瑞典的Outokumpu、Sandvik，以及美国生产商。在亚洲，日本和韩国是双相钢的主要生产国。国内超级双相不锈钢的主要牌号2507（S32750）。

2.超(超)临界电站锅炉用不锈钢

目前国内建有全球最多的600°C超(超)临界电站锅炉，但其过热器（再热器）用奥氏体钢管均是采用国外开发和生产的材料，主要有TP347H、Super304H （S30432）和HR3C（S31042）。620～630℃超超临界电站锅炉，目前在此工况下可用于过热器（再热器）的候选材料也只有瑞典山特维克的Sanicro25。

因此，研发一种具有中国自主知识产权、适用于600～650℃超超临界电站锅炉过热器（再热器）的经济型高温材料，不仅具有创新性，并且也具有重要的工程应用现实意义。

北京科技大学、永兴特种不锈钢股份有限公司、江苏武进不锈钢股份有限公司共同研制成功了一种新型奥氏体耐热钢SP2215高压锅炉管，SP2215新钢种具有优良的室温和高温力学性能，650℃和700℃高温持久强度高于S30432和S31042，可替代这两个钢种用于超超临界机组中的过热器和再热器，并作为高效超超临界机组中高压锅炉管的候选材料。预期SP2215新钢种有广阔的应用前景和显著的经济效益。

总结： 随着不锈钢新品、新技术出现及在新领域的应用，我国不锈钢的研发和应用得到不断完善，紧随国外不锈钢生产技术和制造水平。

​同时行业的产业结构也在不断完善。在中国不锈钢行业，由国家鼓励的智能制造技术、新能源汽车、新能源船舶等新兴领域的应用将成为不锈钢行业的发展方向。

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