不銹鋼是高合金鋼(合金元素總量大于10%)中之一類。因其顏色同普通碳鋼不同,在我國(guó)常被俗稱為“白鋼”。又因我國(guó)不銹鋼發(fā)展歷史等情況,321不銹鋼的應(yīng)用非常廣泛和普及。以致過去時(shí)有發(fā)生將不銹鋼和1Cr18Ni9Ti兩者混為一談的情況。通過第二章對(duì)主要不銹鋼類的簡(jiǎn)介,說明不銹鋼的范圍是如此廣闊和種類繁多。牌號(hào)品種不同,特性用途各異。如果不分牌號(hào),必然容易混號(hào)亂用,往往造成人為事故和巨大浪費(fèi)。
鋼鐵產(chǎn)品或鋼種的牌號(hào)(也可簡(jiǎn)稱為鋼號(hào)),是表征每一個(gè)具體鋼種的代表符號(hào)。不銹鋼的類別并非牌號(hào),只是把具有某些共同特性或特征的鋼種劃分或歸并在同一類。這種共性不能完全或確切地代表或代替每一鋼種的具體個(gè)性特征。眾所周知,所謂“不銹”和“耐蝕”,都不是絕對(duì)的,而是相對(duì)于具體牌號(hào)的鋼種和實(shí)際腐蝕介質(zhì)等具體條件而言。例如奧氏體不銹鋼中的18-8型鋼的范圍也很大,各具體鋼號(hào)的某些性能差別不小,不能一概而論。
鋼號(hào)的表示方法和鋼種、產(chǎn)品的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等,因每個(gè)國(guó)家、部門或協(xié)會(huì)團(tuán)體、公司廠家等各自制訂的標(biāo)準(zhǔn)不同而異。同一鋼種,可能鋼號(hào)截然不同。因此,為了準(zhǔn)確地識(shí)別鋼種和鋼號(hào),應(yīng)在鋼號(hào)之頭前注明與之相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)或編號(hào)。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為GB,冶金工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為YB。
同一標(biāo)準(zhǔn)和鋼種,因標(biāo)準(zhǔn)總是不斷修訂和完善,其相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(如化學(xué)成分區(qū)間等)和具體各項(xiàng)規(guī)定內(nèi)容也會(huì)有變化,甚至連鋼號(hào)也改變。如GB1220-84標(biāo)準(zhǔn)中的00Cr19Ni11,即相當(dāng)GB1220-75中的00Cr18Ni10鋼(304L不銹鋼)。隨著鋼種一代又一代的向前發(fā)展,有的在鋼號(hào)上能反映出來,如穩(wěn)定化和超低碳等,有的則不能。同一鋼種的產(chǎn)品不同,其相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)亦不同。有的鋼號(hào)可以反映,如鑄鋼等,有的也不能反映。有的因用途不同,標(biāo)準(zhǔn)也不同(如1Cr18Ni9Ti鋼也屬不銹耐熱鋼),等等??傊?,鋼號(hào)并非萬能,它必須同與之相應(yīng)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)系(或結(jié)合)起來才能全面反映其確切含義和特征。
一、中國(guó)牌號(hào)表示方法標(biāo)準(zhǔn)的制定過程
1952年7月,原重工業(yè)部在北京召開全國(guó)鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格會(huì)議,正式通過了23種部頒鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)。這是我國(guó)第一套部頒鋼鐵標(biāo)準(zhǔn)(重標(biāo)),規(guī)定當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)鋼種采用一套注音符號(hào)的鋼種牌號(hào)表示方法。1959年7月,冶金部修訂了1952年頒布的合金鋼標(biāo)準(zhǔn)(重-52)。頒布了一套以漢字和漢語拼音字母并用的《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》(YB),來代替原重標(biāo)的表示方法。1963年4月,國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)在北京召開全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量工作會(huì)議。發(fā)布了
有關(guān)《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》的第一個(gè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB221-63。1979年3月,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)總局在北京召開了全國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化工作會(huì)議。頒布了新的《鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)表示方法》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB221-79(附錄1-10)1980年8月1日實(shí)施(代替GB221-63)。
二、中國(guó)不銹鋼牌號(hào)表示方法
根據(jù)GB221-79的規(guī)定,鋼鐵產(chǎn)品牌號(hào)的命名,采用漢語拼音字母、化學(xué)元素符號(hào)及阿拉伯?dāng)?shù)字相結(jié)合的方法表示:
(1)產(chǎn)品名稱、用途、特性和工藝方法采用漢語拼音字母表示。如鑄鋼,在鋼號(hào)頭部加符號(hào)“ZG”;焊絲,在鋼號(hào)頭部加符號(hào)“H”等。
(2)鋼號(hào)中的化學(xué)元素,采用化學(xué)符號(hào)表示。如Cr(鉻)、Ni(鎳)、Mo(鉬)、Si(硅)、Mn(錳)、Cu(銅)、Ti(鈦)、Nb(鈮)、N(氮)、Se(硒)等。
(3)不銹鋼合金元素含量表示方法:
鋼中主要合金元素的平均合金含量,以百分之幾表示。如為1.50~2.49%、2.50~3.49%、22.50~23.49%、時(shí),依次相應(yīng)地寫2、3、23、·。
平均合金含量小于1.50%時(shí),鋼號(hào)中僅標(biāo)明元素,一般不標(biāo)明含量(但在特殊情況下易混淆時(shí),在元素符號(hào)后亦可標(biāo)出數(shù)字“1”)。
對(duì)有意加入的微量合金化元素,如鈦、鈮、氮等,含量雖低,仍應(yīng)在牌號(hào)中標(biāo)出。
(4)不銹鋼中的碳含量,一般在牌號(hào)的頭部用阿拉伯?dāng)?shù)字表示(以千分之幾計(jì))。在不銹鋼中平均碳含量如≤0.08%C,在牌號(hào)頭部用一個(gè)“0”表示;≤0.03%C時(shí),在牌號(hào)頭部用“00”表示超低碳。舉例見表1-3-1。
三、存在問題
1. 高純不銹鋼牌號(hào)表示方法
近些年來,高純不銹鋼發(fā)展很快,但有關(guān)定義和牌號(hào)表示方法,目前仍無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),故存在某些混亂,但名稱上已趨一致,稱為高純不銹鋼,即高純度或高純級(jí)之意。原先有稱為“超超低碳”、“超純”的提法,均欠合理,因?yàn)楦呒儾讳P鋼中不只限于碳一種元素的高純化,甚至少數(shù)情形,例如日本抗應(yīng)力腐蝕高純奧氏體不銹鋼SCR1的碳含量反而較高(≤0.12%C)[36)。不僅沒有超過超低碳、連低碳水平也未達(dá)到。因此,不能完全靠碳含量來判斷是否屬于高純級(jí),或用目前一般國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中牌號(hào)頭部只反映碳含量的表示方法來反映高純度。所謂高純不銹鋼,是指將有害雜質(zhì)元素降低到一般不銹鋼正常水平以下,達(dá)到相當(dāng)?shù)偷某潭龋ɑ蚪缦拗担r(shí),能顯著改善不銹鋼耐腐蝕等性能的一類特殊不銹鋼。具體控制
那些元素及其范圍界限,隨不銹鋼類型(如奧氏體型、鐵素體型等)、鋼種、用途和目的與要求以及生產(chǎn)工藝水平等不同而有很大變化。根據(jù)國(guó)內(nèi)已經(jīng)形成的習(xí)慣和發(fā)展趨勢(shì),在本手冊(cè)中高純不銹鋼牌號(hào)暫按如下方式表示:
a. 奧氏體型不銹鋼
超低碳改良型。雖然碳含量一般或多數(shù)均不大于0.02%,仍按GB國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)超低碳的表示方法,在牌號(hào)頭部加“00”表示。若同普通超低碳鋼牌號(hào)類似或易于混淆、或需要強(qiáng)調(diào)時(shí),宜在牌號(hào)前加以注明“硝酸級(jí)”、“尿素級(jí)”等。嚴(yán)格來說,超低碳改良型仍屬超低碳型,不宜稱作高純不銹鋼。
高純奧氏體不銹鋼,一般碳含量均不大于0.01%,在牌號(hào)頭部加“000”表示之或?qū)懨鞲呒儯?jí))。如牌號(hào)000Cr19Ni15 高純奧氏體不銹鋼(習(xí)慣簡(jiǎn)稱為C18)。尿素級(jí)00Cr25Ni22Mo2N(簡(jiǎn)稱U2鋼)為超低碳奧氏體不銹鋼,要求控制有害雜質(zhì)達(dá)到高純度級(jí)時(shí),可稱高純(級(jí))U2鋼(即000Cr25Ni22Mo2N),以示區(qū)別。
b. 鐵素體型不銹鋼
根據(jù)鋼中C+N的總含量,一般大體可分為三個(gè)純度等級(jí):
(1)C+N≤0.035~0.045%,稱為低碳氮鐵素體不銹鋼;
(2)C+N≤0.030%,稱為超低碳氮鐵素體不銹鋼;
(3)C+N≤0.015%,稱為高純(級(jí))鐵素體不銹鋼。
其牌號(hào)表示方法一般仍應(yīng)按照GB標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。如GB1220-84國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的00Cr27Mo(≤0.010%C、≤0.015%N)鋼,屬超低碳氮鐵素體不銹鋼??紤]到GB標(biāo)準(zhǔn)221-79牌號(hào)表示方法并不包括高純類特殊不銹鋼的情況,應(yīng)在牌號(hào)頭前注明其碳、氮純度等級(jí)名稱,如超低碳氮00Cr27Mo等。高純級(jí)牌號(hào)頭部也可用“000”表示之,如高純鐵素體不銹鋼000Cr18Mo2Ti等。
2. 鋼號(hào)的簡(jiǎn)稱和非標(biāo)代號(hào)
我國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)表示方法,最大優(yōu)點(diǎn)是對(duì)具體鋼種的主要化學(xué)成分及其大約含量,可以通過鋼號(hào)一目了然。但缺點(diǎn)是鋼號(hào)太長(zhǎng)和繁雜,對(duì)書寫、標(biāo)號(hào)打號(hào)和日常工作、交流十分不便。國(guó)外還有一種用固定位數(shù)的阿位伯?dāng)?shù)字(或中間與前綴加有一個(gè)字母)的方法來表示鋼類、系列和鋼號(hào),如美國(guó)等(其優(yōu)缺點(diǎn)正好同GB相反)。長(zhǎng)期以來,我國(guó)逐漸出現(xiàn)了一些鋼種的代號(hào)或簡(jiǎn)稱,特別受到使用部門的歡迎。這些代號(hào)多是科研和生產(chǎn)廠家在鋼種研制過程中,原先的編號(hào)或曾用名稱或技術(shù)鑒定文件中在標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)后正式注明的簡(jiǎn)稱,有的還形成了系列。這些多是專用的不銹耐酸鋼和耐蝕合金的鋼號(hào)簡(jiǎn)稱和代號(hào)對(duì)GB標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)表示方法的不足,也是個(gè)自然的補(bǔ)充,這種表示方法對(duì)標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)難以區(qū)分的鋼種,如不同純度等級(jí)的鋼則更為有利。
值得注意的是,還有一類。將外國(guó)鋼號(hào)來稱呼國(guó)產(chǎn)相應(yīng)鋼號(hào)。如將GB00Cr19Ni11鋼稱為304L等。因?yàn)楦鲊?guó)標(biāo)準(zhǔn)不同。在國(guó)際間鋼材的進(jìn)出口、推廣使用和技術(shù)交流過程中,為查對(duì)相應(yīng)鋼種方便,經(jīng)常列出各種標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)對(duì)照表(主要根據(jù)化學(xué)成分)。然而這種對(duì)照只是反映彼此相當(dāng)或近似的關(guān)系,并非完全等同。有的區(qū)別較大,有些仿制鋼種,各自相應(yīng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等也并非毫無區(qū)別。在查閱本篇各國(guó)不銹鋼號(hào)對(duì)照表時(shí)請(qǐng)?zhí)貏e注意。在任何場(chǎng)合談到鋼號(hào)時(shí),應(yīng)注明其標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)或編號(hào)。
四、中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼牌號(hào)
我國(guó)第一個(gè)不銹鋼國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為GB1220-75。納入標(biāo)準(zhǔn)的牌號(hào)共45種(見附錄1-1)。其后逐漸系統(tǒng)化(見附錄1-2~1-6)。在具有代表性的現(xiàn)行GB1220-84中,標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼牌號(hào)共有55種。其中奧氏體型29種、奧氏體-鐵素體型3種、鐵素體型7種、馬氏體型13種和沉淀硬化型3種。
五、中國(guó)不銹鋼焊接材料
1. 中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼焊接材料
按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,焊接用鋼及合金,其表示方法為在合金牌號(hào)頭部加“H”,如H00Cr19Ni9;不銹鋼焊條用字母“E”表示,熔敷金屬含碳量用“E”后的一位或二位數(shù)字表示,具體含意為:““00”(≤0.04%C)、“0”(≤0.10%C)、“1”(≤0.15%C)、“2”(≤0.20%C)、“3”(≤0.45%%C)。這同不銹鋼(母材)牌號(hào)碳含量表示方法含義并不完全相同。我國(guó)焊接用不銹鋼盤條、鋼絲和焊條國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)詳見附錄1-7~1-9。
2. 典型不銹鋼焊條
部分典型不銹鋼焊條(包括符合國(guó)標(biāo)或未列入國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼焊條)的基本數(shù)據(jù)見附錄1-11(其中部分內(nèi)容摘自冶金部鋼鐵研究總院金屬焊接研究室編《焊接材料說明書》)。