2015年1月2日 星期五

Stainless Steel(不銹鋼)材料:

Stainless Steel(不銹鋼)材料: 

最近公司需要用金屬材料製造具有彈性的接觸片,由於要求成本低,以往使用的銅(Copper)材料,都沒有達到了價格的目標,所以不得不找尋新的材料,其中不銹鋼是在考慮範圍之內,但從來沒有使用過這種材料,便在網上 Google資料,不銹鋼(不鏽鋼,英文:Stainless Steelinox steel 或者 inox,出自法文 inoxydable)在台灣俗稱(白鐵),係一種合金,是含鉻 Cr>10.5% Chromium)、鎳 Ni Nickel)、碳 CCarbon)、矽 SiSilicon)、錳 MnManganese)、磷 PPhosphorus)、硫 SSulphur)、鋁 AlAluminum)、鈷 CoCobalt)、鐵 FeIron)等複合金屬材料。因為表面有著吸引人的白色光澤,且不易生銹,所以廣受消費大眾喜歡。

Stainless Steel(不銹鋼)材料
不銹鋼(Stainless Steel)之所以不易生銹,但不等於不會生銹,祇是無咁易腐蝕生銹,主因是含有鉻,在鋼表面上形成一層緻密的氧化鉻保護膜,鉻與低碳含量(降低碳含量)相配合,厚度約 10~50A 1A=10-8cm﹞,這薄薄的一層,卻扮演著金鐘罩鐵布衫的功能,在一般的大氣或有水的環境下,它可以防止腐蝕性的氣體或液體向內侵蝕,進而保護內部的材質不受侵害;更神奇的是,如果這層保護層受到外界以機械式﹝如刮傷﹞或化學式的損傷,在一般大氣下或有氧的環境下就有自行修補的能力,以保護內部不被繼續腐蝕。

不銹鋼生產流程圖 Source:天津久東
不銹鋼可分為三種,200系列、300系列及 400系列,一般來說 200系列(俗稱 201/202 高錳含量)含錳高含鎳低故防銹效果最差,所以會有一層烤漆,價錢也最便宜。304系列(俗稱304,或 18-818-1018-12)鎳含量高防銹佳因為鎳含量最高所以價位最貴(貴金屬,價格高於黃金)430系列(俗稱 43018-018CR)是鐵加鉻不含鎳,會吸磁。一般錳含量過高易造成人體損害,但鎳含量越低防銹效果越差。

不銹鋼200系列、300系列及400系列
不銹鋼牌號分組:
SAE Steel Grade -(美國自動機工程學會總會相關規範「Society of Automotive Engineers」)
200系列:鉻--錳奧氏體(γ-Fe)不銹鋼
300系列:鉻-鎳奧氏體不銹鋼
     型號 301:延展性好,用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不銹鋼,產品如:彈簧、鋼構、車輪蓋。
    型號 302:耐腐蝕性同304,由於含碳相對要高因而強度更好。
    型號 303:通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
    型號 304:通用型號;即18/8不銹鋼。產品如:耐蝕容器、餐具、傢俱、欄桿、醫療器材。標準成分是18 %鉻加8 %鎳。為無磁性或弱磁性、無法藉由熱處理方法來改變其金相組織結構的不銹鋼。
    型號 304 L:與304相同特性,但低碳故更耐蝕、易熱處理,但機械性較差適用焊接及不易熱處理之產品。
    型號 304 N:與304相同特性,是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強度。
    型號 309:較之304有更好的耐溫性。
    型號 309 S:具多量鉻、鎳,故耐熱、抗氧化性佳,產品如:熱交換器、鍋爐零組件、噴射引擎。
    型號 310 S:含最多量鉻、鎳,故耐熱、抗氧化性最佳熱交換器、鍋爐零組件、電機設備。
    型號 316:繼304之後,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用於食品工業和外科手術器材,添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由於較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作「船用鋼」來使用。SS316則通常用於核燃料回收裝置。18/10級不銹鋼通常也符合這個應用級別。特用於化學、海邊等易腐蝕環境、船舶裝配、建材。
    型號 316 L:低碳故更耐蝕、易熱處理,產品如:化學加工設備、核能發電機、冷凍劑儲糟。
    型號 321:除了因為添加了鈦元素降低了材料焊縫銹蝕的風險之外其他性能類似304,適於焊接釀酒設備、蒸氣管、航空零件。
    型號 347:添加安定化元素鈮,適於焊接航空器具零件及化學設備。
400系列:肥粒鐵和馬氏體不銹鋼
    型號 408:耐熱性好,弱抗腐蝕性,11 %Cr8 %Ni
    型號 409:除了因為添加了鈦元素,最廉價的型號(英美),通常用作汽車排氣管,屬肥粒鐵不銹鋼(鉻鋼),適於焊接,成本較低汽車排氣管、石油設備。
    型號 410:馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差,適於幫浦。其化學成分含13 %鉻、0.15 %以下的碳及少量的其他元素合金。原料價格較便宜,具有磁性、可經由熱處理硬化。一般用途有軸承、醫療用具及刀具等。
    型號 416:添加了硫改善了材料的加工性能。
    型號 420:含較高碳、硬度、強度更高,刃具級馬氏體不銹鋼,類似布氏不銹鋼(Brearley's stainless steel,英國治金家Harry Brearley)這種最早的不銹鋼,可以做的非常光亮,適於刀、彈簧、外科器具、剃刀切頭、閥。
    型號 430:肥粒鐵不銹鋼,裝飾用,具磁性,例如用於汽車飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差,適於扣接件、餐具、傢具用品。其標準化學成份為1618 %鉻,含碳量低。此類不銹鋼具有磁性。
    型號 434:含鉬故耐蝕性較430優良,適於餐具、雨刷、汽車裝璜。
    型號 440:高強度刃具鋼,含碳稍高,經過適當的熱處理後可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬於最硬的不銹鋼之列。最常見的應用例子就是「剃鬚刀片」。常用型號有三種:440A440B440C,另外還有440F(易加工型)。
500系列:耐熱鉻合金鋼。
600系列:馬氏體沉澱硬化不銹鋼。
    型號 630:最常用的沉澱硬化不銹鋼型號,通常也叫17417 % Cr4 % Ni

各種不銹鋼的特性和用途:
鋼號
特性
用途
301
17Cr-7Ni-
低碳
304鋼相比,CrNi含量少,冷加工時抗拉強度和硬度增高,無磁性,但冷加工後有磁性。
列車、航空器、傳送帶、車輛、螺栓、螺母、彈簧、篩網
301L
17Cr-7Ni-0.1N-低碳
是在301鋼基礎上,降低C含量,改善焊口的抗晶界腐蝕性;通過添加N元素來彌補含C量降低引起的強度不足,保證鋼的強度。
鐵道車輛構架及外部裝飾材料
304
18Cr-8Ni
作為一種用途廣泛的鋼,具有良好的耐蝕性、耐熱性,低溫強度和機械特性;衝壓、彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現象(無磁性,使用溫度-196℃~800℃)。
家庭用品(12類餐具、櫥櫃、室內管線、熱水器、鍋爐、浴缸),汽車配件(風擋雨刷、消聲器、模製品),醫療器具,建材,化學,食品工業,農業,船舶部件
304L
18Cr-8Ni-低碳
作為低C304鋼,在一般狀態下,其耐蝕性與304剛相似,但在焊接後或者消除應力後,其抗晶界腐蝕能力優秀;在未進行熱處理的情況下,亦能保持良好的耐蝕性,使用溫度-196℃~800℃
應用於抗晶界腐蝕性要求高的化學、煤炭、石油產業的野外露天機器,建材耐熱零件及熱處理有困難的零件
304Cu
13Cr-7.7Ni-2Cu
因添加Cu其成型性,特別是拔絲性和抗時效裂紋性好,故可進行複雜形狀的產品成形;其耐腐蝕性與304相同。
保溫瓶、廚房洗滌槽、鍋、壺、保溫飯盒、門把手、紡織加工機器。
304N1
18Cr-8Ni-N
304鋼的基礎上,減少了SMn含量,添加N元素,防止塑性降低,提高強度,減少鋼材厚度。
構件、路燈、貯水罐、水管
304N2
18Cr-8Ni-N
304相比,添加了NNb,為結構件用的高強度鋼。
構件、路燈、貯水罐
316
18Cr-12Ni-2.5Mo
因添加Mo,故其耐蝕性、耐大氣腐蝕性和高溫強度特別好,可在苛酷的條件下使用;加工硬化性優(無磁性)。
海水裏用設備、化學、染料、造紙、草酸、肥料等生產設備;照像、食品工業、沿海地區設施、繩索、CD杆、螺栓、螺母
316L
18Cr-12Ni-2.5Mo 低碳
作為316鋼種的低C系列,除與316鋼有相同的特性外,其抗晶界腐蝕性優。
316鋼的用途中,對抗晶界腐蝕性有特別要求的產品。
321
18Cr-9Ni-Ti
304鋼中添加Ti元素來防止晶界腐蝕;適合於在430℃-900℃溫度下使用。
航空器、排氣管、鍋爐汽包
409L
11.3Cr-0.17Ti-CN
因添加了Ti元素,故其高溫耐蝕性及高溫強度較好。
汽車排氣管、熱交換機、集裝箱等在焊接後不熱處理的產品。
410L
13Cr-C
410鋼的基礎上,降低了含C量,其加工性,抗焊接變形,耐高溫氧化性優秀。
機械構造用件,發動機排氣管,鍋爐燃燒室,燃燒器。
430
16Cr
作為鐵素體鋼的代表鋼種,熱膨脹率抵,成形性及耐氧化性優。
耐熱器具、燃燒器、家電產品、2類餐具、廚房洗滌槽、外部裝飾材料、螺栓、螺母、CD杆、篩網
430J1L
18-Cr0.5Cu-Nb-
C.N
430鋼中,添加了CuNb等元素;其耐蝕性、成形性、焊接性及耐高溫氧化性良好。
建築外部裝飾材料,汽車零件,冷熱水供給設備。
436L
18Cr-1Mo-TiNbZrCN
耐熱性、耐磨蝕性良好,因含有NbZr元素,故其加工性,焊接性優秀。
洗衣機、汽車排氣管、電子產品、3層底的鍋。
410
13Cr-
低碳
作為馬氏體鋼的代表鋼,雖然強度高,但不適合於苛酷的腐蝕環境下使用;其加工性好,依熱處理面硬化(有磁性)。
刀刃、機械零件、石油精練裝置、螺栓、螺母、泵杆、1類餐具(刀叉)。
420J1
13Cr-0.2C
淬火後硬度高,耐蝕性好(有磁性)。
餐具(刀)、渦輪機葉片。
420J2
13Cr-0.3C
淬火後,比420J1鋼硬度升高(有磁性)。
刀刃、管嘴、閥門、板尺、餐具(剪刀、刀)。

最後選擇了304不銹鋼作為材料制作接觸片。
304不銹鋼物理性能:
抗拉強度:σbMPa≥520
條件屈服強度:σ0.2 MPa≥205
伸長率:δ5 %≥40
斷面收縮率:ψ%≥60
硬度:≤187HB;≤90HRB;≤200HV
密度:(20g/cm3):7.93
熔點:(℃):1398~1454
比熱容:(0~100KJ·kg-1K-1):0.50
熱導率:(W·m-1·K-1):(10016.3,(50021.5
線脹係數:(10-6·K-1):(0~10017.2,(0~50018.4
電阻率:(2010-6Ω·m):0.73
縱向彈性模量:(20KN/mm2):193

參考網址:

2015 1 2日 天氣報告
氣溫:14.5 @ 21:00
相對濕度:百分之 72%
天氣:天色大致良好

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