不鏽鋼[1](英語:Stainless steelrustless steel),也稱為不鏽耐酸鋼水銅鐵台語也稱為白鐵仔臺灣話pe̍h-thih-á);在冶金學中,是指在大氣和酸、鹼、鹽等腐蝕性介質中,呈現鈍態、耐蝕、不生鏽,含高(常12%~30%)的合金鋼,通常另含有等元素;而決定不鏽鋼防鏽能力,最重要的金屬元素就是鉻。國際上以重量計算定義,不鏽鋼是最低鉻含量為10.5wt%,最高碳含量為1.2 wt%的合金鋼[2],或鉻含量超過10%的「鐵合金」[3]。此名稱源於它不像普通鋼那樣容易腐蝕生鏽[4]

如果合金鋼含鉻或其他元素比例很低,則只能在表面形成氧化膜保護而仍會氧化,具有像的防蝕特色,這種鋼材就並非不鏽鋼,而是耐候鋼與低碳含量相配合,可顯示出明顯的耐腐蝕性和耐熱性,還可以加入,使其表面會產生防鏽的氧化膜,以提高對特殊環境的耐腐蝕性和抗氧化性,並賦予特殊性能,從而保護鋼材本身受到外界環境中的空氣(尤指氧氣)、水、某些酸、鹼的氧化腐蝕。

大多數不鏽鋼先在電爐氧氣頂吹轉爐英語Bottom-blown oxygen converter轉爐英語Basic oxygen steelmaking中熔化,然後在另一煉鋼爐中精煉,主要為了降低碳含量。在氬-氧脫碳法英語Argon oxygen decarburization中,將氧和氬的氣體混合物噴入鋼水中。改變氧和氬的比例,通過將碳氧化為一氧化碳而不使昂貴的鉻氧化和損失,來將碳含量降低到控制的水平。因此,在初始的熔化操作中可使用較便宜的原料,如高碳的鉻鐵。

歷史 編輯

1913年哈利·布雷爾利英語Harry Brearley發明了一種馬氏體不鏽鋼並隨後使其工業化[5]。1924年eeket研製了一種含鉻量更高的不鏽鋼,相當於鐵素體不鏽耐酸鋼。

1931年,巴德公司製造出世界首架不鏽鋼飛機。

分類 編輯

晶體結構 編輯

不鏽鋼按照晶體結構分為五大類:奧氏體不鏽鋼(A1,A2,A3,A4,A5)、鐵素體不鏽鋼(F1)、馬氏體不鏽鋼(C1,C4,C3)、雙相不鏽鋼英語Duplex stainless steel和沉澱硬化型不鏽鋼。[6]

  • 奧氏體不鏽鋼(英語:austenitic stainless steel)含有16%-26%鉻和35%以下的鎳,通常具有最高的耐腐蝕性,不能通過熱處理進行強化,並且無磁性;最常見的類型是18/8,或稱304級,即含有18%鉻和8%鎳;典型的用途包括飛機工業、乳製品和食品加工工業。奧氏體不鏽鋼(A*-50較軟/A*-70 適合冷加工/ A*-80具有高強度)
  • 鐵素體不鏽鋼(英語:ferritic stainless steel)含有10.5%-27%鉻,而不含鎳,由於碳含量低(0.2%以下),不能通過熱處理進行強化,僅用於防腐蝕要求不高的場合,如建築和汽車裝潢方面。肥粒鐵不鏽鋼(F1-45較軟/F1-60適合冷加工)
  • 馬氏體不鏽鋼(英語:martensitic stainless steel)通常含有11.5%-18%鉻和1.2%以下的碳,有時也含鎳,可通過熱處理進行強化,具有中等的耐腐蝕性,用於刀具、外科用具、扳手和渦輪機
  • 雙相不鏽鋼(英語:duplex stainless steel)混合了奧氏體和肥粒鐵不鏽鋼的微觀晶體結構,其理想比例為50:50,即使商用產品會採用40:60的比例。通過比奧氏體不鏽鋼含比例更高的鉻(19-32%)和鉬(最高5%)以及更低比例的鎳來劃分。雙相不鏽鋼具有大約兩倍於奧氏體不鏽鋼的降伏強度。相比於304和316不鏽鋼,其混合型的晶體結構產生了對於氯化物腐蝕的更佳的防腐蝕性。石油和天然氣工業是最大的使用者。
  • 沉澱硬化型不鏽鋼(英語:precipitation hardening grade stainless steel)基體為奧氏體或馬氏體組織,並能通過沉澱硬化(又稱時效硬化)處理使其硬(強)化的不鏽鋼。

抗蝕性 編輯

不鏽鋼按其抗蝕性分:不鏽鋼(在空氣中能抵抗腐蝕)和不鏽耐酸鋼(在某些化學介質中能抵抗腐蝕)。

化學成分 編輯

按化學成分可分為高鉻不鏽鋼(如4Cr13、Cr17、Cr28、Cr17Ti 等)、鉻鎳不鏽鋼(如0Cr18Ni9Ti、Cr18Ni12Mo2Ti)、鉻錳氮不鏽鋼(如Cr17Mn13Mo2N)。

各標準不鏽鋼號對照表
EN-DIN標準鋼號 EN-標準鋼牌號 ASTMAISI鋼牌號 UNS編號 GB-中國國標牌號
1.4310 X10CrNi18-8 301
1.4318 X2CrNiN18-7 301LN
1.4307 X2CrNi18-9 304L S30403
1.4306 X2CrNi19-11 304L S30403 00Cr18Ni9
1.4311 X2CrNiN18-10 304LN S30453
1.4301 X5CrNi18-10 304 S30400 06Cr19Ni10(GB/T3280-2007)
1.4948 X6CrNi18-11 304H S30409
1.4303 X5CrNi18 12 305
1.4541 X6CrNiTi18-10 321 S32100 0Cr18Ni11Ti
1.4878 X12CrNiTi18-9 321H S32109
1.4404 X2CrNiMo17-12-2 316L S31603 00Cr17Ni14Mo2
1.4432 X2CrNiMo17-12-3 316L S31603 00Cr17Ni14Mo2
1.4435 X2CrNiMo18-14-3 316L S31603 00Cr17Ni14Mo2
1.4401 X5CrNiMo17-12-2 316 S31600 0Cr17Ni12Mo2
1.4436 X3CrNiMo17-13-3 316 S31600 0Cr17Ni12Mo2
1.4406 X2CrNiMoN17-12-2 316LN S31653
1.4571 X6CrNiMoTi17-12-2 316Ti S31635
1.4429 X2CrNiMoN17-13-3 316LN S31653
1.4438 X2CrNiMo18-15-4 317L S31703
X10CrNiTi189 347 0Cr18Ni11Nb
1.4512 X6CrTi12 409 0Cr11Ti
S41000 0Cr13
410 1Cr13
420J1 2Cr13
1.4016 X6Cr17 430 1Cr17
1.4118 X40CrMo15 440A S44002 8Cr13
1.4112 440B S44004 9Cr13
1.4125 440C S44003 11Cr18
440F S44020
1.4539 X1NiCrMoCu25-20-5 904L N08904 00Cr20Ni25Mo4.5Cu
1.4547 X1CrNiMoCuN20-18-7 S31254

應用 編輯

目前,市場上的不鏽鋼品種超過230種,常使的也有近50種,其中約80%是奧氏體不鏽鋼(18鉻-8鎳)的衍生物,20%是由13鉻鋼演變而成。

健康問題 編輯

由於各種類型的不鏽鋼有不同的特性,在長期貼近人體使用,可能對人體產生有害的影響。不鏽鋼協會聯盟委託瑞典皇家工學院對1.4003、1.4016、1.4597(+Cu)、1.4404、1.4301、1.4162等七種不鏽鋼測試,結果顯示金屬釋放量均未超,可以用於食品接觸材料。[8]

2014年5月8日,台灣專家凌永健強調,不鏽鋼湯匙用久後有鏽、刮痕、凹凸不平則莫用,因為有溶出有害物的疑慮。消基會也補充說,雖然錳是人體必須的微量礦物質之一,但若吸收過量,會影響神經系統,引發記憶障礙,甚至是帕金森氏症;部份鎳化合物已被認定是人體致癌物[9]

執行標準 編輯

在中國,不鏽鋼管執行的標準有:GB1220-84、GB4241-84、GB4356-84、GB1270-80、GB12771-91等等。

相關 編輯

參考來源 編輯

文獻
  • 陳怡儒、楊和慶、到手香、紀宗廷、林欣瑜、柯昭儀、雲琇卿、吳怡亭、盂美雲、林煜庭、鄭諺彌、陳亭瑋、陳昭明、葉宗桓、林宏儒、蘇怡帆. 《圖解日用品安全全書》. 臺灣: 易博士出版社(城邦文化). 2011-05-17 [2011]. ISBN 978-986-120-761-2 (中文). `
引用
  1. ^ 陳怡儒 2011,第304-305頁
  2. ^ 存档副本. [2022-01-14]. (原始內容存檔於2022-01-14). 
  3. ^ 存档副本. [2022-01-14]. (原始內容存檔於2022-05-03). 
  4. ^ 1104 超視《食在有健康》食在好安心-便當盒鍋具餐具毒跡密佈 吃了不孕傷腦筋 之 知識篇. [2013-11-06]. (原始內容存檔於2021-12-15). 
  5. ^ A non-rusting steel. New York Times. 31 January 1915. 
  6. ^ ISSF. 不锈钢介绍 (PDF). (原始內容 (PDF)存檔於2011). 
  7. ^ What is Stainless Steel?. [2006-12-26]. (原始內容存檔於2006-09-24). 
  8. ^ 使用不锈钢进行食物的安全制备 (PDF). worldstainless. 2019 [2023-11-30]. 
  9. ^ 楊淑閔; 裴禛(攝). 不鏽鋼餐具刮鏽 恐溶出有害物. 臺北: 中央通訊社. 2014-05-08 [2014-05-08]. (原始內容存檔於2018-08-27). 

外部連結 編輯