合理选择不锈钢的相关因素

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第1031页（1724字）

不锈钢的力学性能，耐蚀性，物理性能和工艺性能等材料因素和材料的使用条件，包括温度、腐蚀介质成分、受力状态、预期使用寿命等服役条件是制约不锈钢选用时必须认真考虑的两大决定因素。

(1)与材料性能相关的材料因素

不锈钢的耐蚀性、力学性能、物理性能、工艺性能是材料的本质所决定的，是不锈钢的内在性能，它们决定了一个材料的应用范围。

耐蚀性 耐蚀性包括不锈性和在酸、碱、盐等腐蚀介质中的耐均匀腐蚀和耐局部腐蚀性能以及在高温下耐氧化、抗硫化、氯化和氟化的性能。

作为耐蚀结构材料，耐蚀性是决定是否选用的重要指标，如果钢的耐蚀性不能满足使用要求，其他性能无论如何优越，也不能予以考虑。

在仅仅是均匀腐蚀的环境下，目前可以遵循的是耐蚀性的10级标准，见表3－1。

表3－1 不锈钢和合金耐蚀性的10级标准

究竟选用哪种耐蚀等级的牌号，要考虑设备的制造难易程度、维修是否方便、预期使用寿命、由此设备所生产的产品质量要求(杂质、颜色、纯度)以及价格等诸多因素。通常，对使用过程中要求与环境介质接触的部分具有光洁镜面或尺寸精密的仪表以及对腐蚀产物污染有严格限制的设备和部件，可选择具有1～3级耐蚀标准的牌号；对要求密切配合，长期不漏和使用寿命长的使用条件，可选用2～5级耐蚀性的材料；对于检修方便易于更换的设备和部件可选用具有4～7级的耐蚀材料。对于年腐蚀率超过1mm的材料，除特殊情况外，应不予以选用。必须强调的是：在实际运行中，往往不是单一的均匀腐蚀，可能会存在应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀和腐蚀疲劳等腐蚀形式出现，在腐蚀介质条件不能改变或无法加以控制的条件下，在选择材料时应一并考虑。

力学性能 力学性能包括强度、硬度、塑性、冲击韧性、疲劳性能和断裂力学性能。这些性能是作为结构材料选择时必须考虑的因素，也可以认为是合理选择不锈钢的基础。

不锈钢的力学性能受测定条件的强烈影响，如温度、介质的腐蚀程度、中子辐照等都将使在常规条件下所得到的数值显着下降，因此在使用常规数据时应考虑性能指标的变化。

在特定的使用条件下，常常是某一力学性能指标起主导作用，如量具、刀具、医疗器械等，需优先考虑钢的硬度。在交变载荷作用下，钢的疲劳性能就成为主要选材依据，在承受冲击载荷或在低温下使用，钢的韧性和脆性转变温度是合理选择材料的最关键指标。

物理性能 钢的弹性模量，热膨胀系数、磁性、导热系数等物理性能，在某些应用场合成为不可忽视的选择依据，如要求无磁性，仅限于奥氏体不锈钢。对于制造容器、塔、槽等设备衬里的不锈钢，钢的热膨胀系数就十分重要；对于制造热交换器的不锈钢，热膨胀系数和导热系数就成为选择的重要条件，尤其是在与异种钢焊接时其热膨胀系数就更加重要。

工艺性能 钢的可焊性，冷成形性能等是某些应用中特别重要的工艺性能指标。例如，冷成形性能是深拉和胀形成形作业的关键指标，用此铁素体不锈钢的n、r值、奥氏体不锈钢的延伸率将成为选择适用不锈钢的主要考虑因素。深拉成形用薄板的生产企业，为满足这种需要，应在钢的成分控制、工艺调整等方面保证最终成品的冷成形性能。

(2)服役条件

不锈钢设备和部件的工作条件，包括环境温度、腐蚀介质成分、受力状态、对磁性的限制、是否遭受中子辐照等服役条件构成了合理选择不锈钢的外在因素，所选用的不锈钢必须与外界条件相适应。