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,在我國常被俗稱為“白鋼”。又因我國不銹鋼發展歷史等情況,321不銹鋼的應用非常廣泛和普及。以致過去時有發生將不銹鋼和1Cr18Ni9Ti兩者混為一談的情況。通過第二章對主要不銹鋼類的簡介,說明不銹鋼的范圍是如此廣闊和種類繁多。牌號品種不同,特性用途各異。如果不分牌號,必然容易混號亂用,往往造成人為事故和巨大浪費。
鋼鐵產品或鋼種的牌號(也可簡稱為鋼號),是表征每一個具體鋼種的代表符號。不銹鋼的類別并非牌號,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性特征。眾所周知,所謂“不銹”和“耐蝕”,都不是絕對的,而是相對于具體牌號的鋼種和實際腐蝕介質等具體條件而言。例如奧氏體不銹鋼中的18-8型鋼的范圍也很大,各具體鋼號的某些性能差別不小,不能一概而論。
鋼號的表示方法和鋼種、產品的技術標準等,因每個國家、部門或協會團體、公司廠家等各自制訂的標準不同而異。同一鋼種,可能鋼號截然不同。因此,為了準確地識別鋼種和鋼號,應在鋼號之頭前注明與之相應的標準代號或編號。我國國家標準代號為GB,冶金工業部標準代號為YB。
同一標準和鋼種,因標準總是不斷修訂和完善,其相應技術標準(如化學成分區間等)和具體各項規定內容也會有變化,甚至連鋼號也改變。如GB1220-84標準中的00Cr19Ni11,即相當GB1220-75中的00Cr18Ni10鋼(304L不銹鋼)。隨著鋼種一代又一代的向前發展,有的在鋼號上能反映出來,如穩定化和超低碳等,有的則不能。同一鋼種的產品不同,其相應的標準亦不同。有的鋼號可以反映,如鑄鋼等,有的也不能反映。有的因用途不同,標準也不同(如1Cr18Ni9Ti鋼也屬不銹耐熱鋼),等等??傊?,鋼號并非萬能,它必須同與之相應的有關標準聯系(或結合)起來才能全面反映其確切含義和特征。
一、中國牌號表示方法標準的制定過程
1952年7月,原重工業部在北京召開全國鋼鐵標準規格會議,正式通過了23種部頒鋼鐵標準。這是我國第一套部頒鋼鐵標準(重標),規定當時國產鋼種采用一套注音符號的鋼種牌號表示方法。1959年7月,冶金部修訂了1952年頒布的合金鋼標準(重-52)。頒布了一套以漢字和漢語拼音字母并用的《鋼鐵產品牌號表示方法》(YB),來代替原重標的表示方法。1963年4月,國家科學技術委員會在北京召開全國標準、計量工作會議。發布了
有關《鋼鐵產品牌號表示方法》的第一個國家標準GB221-63。1979年3月,國家標準總局在北京召開了全國標準化工作會議。頒布了新的《鋼鐵產品牌號表示方法》國家標準GB221-79(附錄1-10)1980年8月1日實施(代替GB221-63)。
二、中國不銹鋼牌號表示方法
根據GB221-79的規定,鋼鐵產品牌號的命名,采用漢語拼音字母、化學元素符號及阿拉伯數字相結合的方法表示:
(1)產品名稱、用途、特性和工藝方法采用漢語拼音字母表示。如鑄鋼,在鋼號頭部加符號“ZG”;焊絲,在鋼號頭部加符號“H”等。
(2)鋼號中的化學元素,采用化學符號表示。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,依次相應地寫2、3、23、·。
平均合金含量小于1.50%時,鋼號中僅標明元素,一般不標明含量(但在特殊情況下易混淆時,在元素符號后亦可標出數字“1”)。
對有意加入的微量合金化元素,如鈦、鈮、氮等,含量雖低,仍應在牌號中標出。
(4)不銹鋼中的碳含量,一般在牌號的頭部用阿拉伯數字表示(以千分之幾計)。在不銹鋼中平均碳含量如≤0.08%C,在牌號頭部用一個“0”表示;≤0.03%C時,在牌號頭部用“00”表示超低碳。舉例見表1-3-1。
三、存在問題
1. 高純不銹鋼牌號表示方法
近些年來,高純不銹鋼發展很快,但有關定義和牌號表示方法,目前仍無統一標準,故存在某些混亂,但名稱上已趨一致,稱為高純不銹鋼,即高純度或高純級之意。原先有稱為“超超低碳”、“超純”的提法,均欠合理,因為高純不銹鋼中不只限于碳一種元素的高純化,甚至少數情形,例如日本抗應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、連低碳水平也未達到。因此,不能完全靠碳含量來判斷是否屬于高純級,或用目前一般國家標準中牌號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,是指將有害雜質元素降低到一般不銹鋼正常水平以下,達到相當低的程度(或界限值)時,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工藝水平等不同而有很大變化。根據國內已經形成的習慣和發展趨勢,在本手冊中高純不銹鋼牌號暫按如下方式表示:
a. 奧氏體型不銹鋼
超低碳改良型。雖然碳含量一般或多數均不大于0.02%,仍按GB國家標準超低碳的表示方法,在牌號頭部加“00”表示。若同普通超低碳鋼牌號類似或易于混淆、或需要強調時,宜在牌號前加以注明“硝酸級”、“尿素級”等。嚴格來說,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%,在牌號頭部加“000”表示之或寫明高純(級)。如牌號000Cr19Ni15 高純奧氏體不銹鋼(習慣簡稱為C18)。尿素級00Cr25Ni22Mo2N(簡稱U2鋼)為超低碳奧氏體不銹鋼,要求控制有害雜質達到高純度級時,可稱高純(級)U2鋼(即000Cr25Ni22Mo2N),以示區別。
b. 鐵素體型不銹鋼
根據鋼中C+N的總含量,一般大體可分為三個純度等級:
(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)鐵素體不銹鋼。
其牌號表示方法一般仍應按照GB標準的規定。如GB1220-84國家標準中的00Cr27Mo(≤0.010%C、≤0.015%N)鋼,屬超低碳氮鐵素體不銹鋼。考慮到GB標準221-79牌號表示方法并不包括高純類特殊不銹鋼的情況,應在牌號頭前注明其碳、氮純度等級名稱,如超低碳氮00Cr27Mo等。高純級牌號頭部也可用“000”表示之,如高純鐵素體不銹鋼000Cr18Mo2Ti等。
2. 鋼號的簡稱和非標代號
我國GB標準鋼號表示方法,最大優點是對具體鋼種的主要化學成分及其大約含量,可以通過鋼號一目了然。但缺點是鋼號太長和繁雜,對書寫、標號打號和日常工作、交流十分不便。國外還有一種用固定位數的阿位伯數字(或中間與前綴加有一個字母)的方法來表示鋼類、系列和鋼號,如美國等(其優缺點正好同GB相反)。長期以來,我國逐漸出現了一些鋼種的代號或簡稱,特別受到使用部門的歡迎。這些代號多是科研和生產廠家在鋼種研制過程中,原先的編號或曾用名稱或技術鑒定文件中在標準牌號后正式注明的簡稱,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簡稱和代號對GB標準牌號表示方法的不足,也是個自然的補充,這種表示方法對標準牌號難以區分的鋼種,如不同純度等級的鋼則更為有利。
值得注意的是,還有一類。將外國鋼號來稱呼國產相應鋼號。如將GB00Cr19Ni11鋼稱為304L等。因為各國標準不同。在國際間鋼材的進出口、推廣使用和技術交流過程中,為查對相應鋼種方便,經常列出各種標準鋼號對照表(主要根據化學成分)。然而這種對照只是反映彼此相當或近似的關系,并非完全等同。有的區別較大,有些仿制鋼種,各自相應技術標準等也并非毫無區別。在查閱本篇各國不銹鋼號對照表時請特別注意。在任何場合談到鋼號時,應注明其標準代號或編號。
四、中國國家標準不銹鋼牌號
我國第一個不銹鋼國家標準為GB1220-75。納入標準的牌號共45種(見附錄1-1)。其后逐漸系統化(見附錄1-2~1-6)。在具有代表性的現行GB1220-84中,標準不銹鋼牌號共有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、中國不銹鋼焊接材料
1. 中國國家標準不銹鋼焊接材料
按國家標準規定,焊接用鋼及合金,其表示方法為在合金牌號頭部加“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)牌號碳含量表示方法含義并不完全相同。我國焊接用不銹鋼盤條、鋼絲和焊條國家標準詳見附錄1-7~1-9。
2. 典型不銹鋼焊條
部分典型不銹鋼焊條(包括符合國標或未列入國家標準的不銹鋼焊條)的基本數據見附錄1-11(其中部分內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》)。