200系列Cr—Mn不锈钢 Microsoft Word 文档

200系列Cr—Mn不锈钢 镍价的波动促使许多的生产商寻求另一种与AISI304性能相同的奥氏体不锈钢替代产品。在20世纪30年代初，生产出了最初的铬锰（Cr—Mn）奥氏体不锈钢，钢中锰元素取代了部分镍。此后，对具体的成分比例进行了更多的研究，使用了氮（N）和铜（Cu），控制强烈影响材料性能锰和氮可以代替铬镍不锈钢中的镍。 镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构，从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性，所以镍被称为奥氏体形成元素。普通碳钢的晶体结构称为铁氧体，呈体心立方(BCC)结构，加入镍，促使晶体结构从体心立方(BCC) 结构转变为面心立方(FCC)结构，这种结构被称为奥氏体。然而，镍并不是唯一具有此种性质的元素。常见的奥氏体形成元素有：镍、碳、氮、锰、铜。这些元素在形成奥氏体方面的相对重要性对于预测不锈钢的晶体结构具有重要意义。  铬镍奥氏体钢的优点虽然很多，但近几十年来由于镍基耐热合金与含镍20％以下的热强钢的大量发展与应用，以及化学工业日益发展对不锈钢的需要量越来越大，而镍的矿藏量较少且又集中分布在少数地区，因此在世界范围内出现了镍在供和需方面的矛盾。所以在不锈钢与许多其他合金领域（如大型铸锻件用钢、工具钢、热强钢等）中，特别是镍 的资源比较缺乏的国家，广泛地开展了节镍和以其他元素代镍的科学研究与生产实践，在这方面研究和应用比较多的是以锰和氮来代替不锈钢与耐热钢中的镍。      锰对于奥氏体的作用与镍相似。但说得确切一些，锰的作用不在于形成奥氏体，而是在于它降低钢的临界淬火速度，在冷却时增加奥氏体的稳定性，抑制奥氏体的分解，使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面，锰的作用不大，如钢中的 含锰量从0到10．4%变化，也不使钢在空气与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大，形成的氧化膜的防护作用也很低，所以工业上虽有以锰合金化的奥氏体钢（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13钢等），但它们不能作为不锈钢使用。 锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一，即2％的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体，并且作用的程度比镍还要大。例如，欲使含18％铬的钢在常温下获得奥氏体组织，以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不诱钢，目前已在工业中获得应用，有的已成功地代替了经典的18-8铬镍不锈钢。      不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。 钼和铜可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。 其他元素对不锈钢的性能和组织的影响：元素碳（C）和硫（S）还有一些其他的元素。有的是和一般钢一样为常存杂质元素，如硅、硫、磷等．也有的是为了某些特定的目的而加入的，如钴、硼、硒、稀土元素等。从不锈钢的耐腐蚀性能这一主要性质来说，这些元素相对于已讨论的九种元素，都是非主要方面的，虽然如此，但也不能完全忽略，因为它们对不锈钢的性能与组织同样也发生影响。 铬是一种铁素体形成元素，所以铬在不锈钢晶体结构的形成上和奥氏体形成元素之间是一种竞争关系。因为铁和铬都是铁素体形成元素，所以400系列不锈钢是完全铁素体不锈钢，具有磁性。在把奥氏体形成元素-镍加入到铁-铬不锈钢的过程中，随着镍成分增加，形成的奥氏体也会逐渐增加，直至所有的铁素体结构都被转变为奥氏体结构，这样就形成了300系列不锈钢。 铬锰不锈钢的特点及用途 截止到目前，铬－锰不锈钢的开发历史已超过60年。如今，该系列的不锈钢产品已广泛用于许多领域。 早在上世纪40年代，德国就已使用含有15%铬和12%锰的不锈钢。这一等级的不锈钢可用于日用品行业、啤酒业以及一般家庭用品。在40年代后期，美国阿·路德拉姆公司开发了几种铬－锰－镍合金钢，可以替代302和304不锈钢。在50年代，基于美国政府对某些用途的不锈钢中最大镍含量为1%的限制，阿·路德拉姆公司开发了另一等级、具有表1成分、称之为IA201的不锈钢。 表1 IA201不锈钢成分，% Cr，最小 Mn，最小 C，最大 Ni，最小 N，最大 替代 AISI 14.5 15.0 0.15 0.99 0.25 301 上述不锈钢的力学性能与AISI 301不锈钢类似，其通过弯曲、成形和焊接而进行组装的能力与301类似。由于201和202不锈钢的屈服强度要比经常要进行深冲加工的300系不锈钢高30%～40%，因此其使用受到很多限制。为此，对200系不锈钢进行了降低强度的开发工作。 上世纪70年代初，印度通过提高锰含量（10%～14%），开发出相比AISI 201和AISI 202更软的新201不锈钢。新201不锈钢被印度 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 局命名为201A，该品种含有16%的铬、4%镍和0.1%的氮。在印度缺少AOD炉的情况下，201A是通过低碳锰铁的很少量的氮化电解锰生产出来的。 由于增加铜可以提高不锈钢的堆垛层错能，从而降低其加工硬化率，因此开发出低镍和无镍含铜的不锈钢。在80年代后，这种不锈钢已成为非常普通的一种不锈钢，可进行深冲加工。在过去和现在，日本新日铁公司、美国卡彭特技术公司、欧洲的阿塞洛公司、印度的京德勒公司、中国台湾的烨联公司、日本的日新公司和川崎公司都生产过这种不锈钢。 此外，还开发出其它几种类似的不锈钢，以替代300系不锈钢。例如，可以节省5个百分点镍的216不锈钢。216不锈钢的退火强度的提高，使216不锈钢的工作温度提高，工作寿命延长。理所当然的，在某些条件下可以大幅度降低钢材重量和节约成本。 同样的是相对应303不锈钢，开发出203EZ不锈钢，它是含铬－锰-镍-铜不锈钢，氮含量较低，可用于无需机加工的领域。 力学性能与300系不锈钢类似、但有些特殊性能的几种不锈钢已经开发出来，如低碳的201L和201LN以及含硅改进磨损的不锈钢。此外，有较高铬含量、用于加工行业和其他用途的，有较高耐腐蚀性的高铬含量铬－锰双相不锈钢也已开发出来。 因此，许多国家、国际组织以及公司都有铬－锰系不锈钢标准（见表2）。 200系不锈钢有良好的延展性，甚至在80%的冷加工后，含铜2%和201不锈钢比304不锈钢仍有很好的延展性。200系和300系不锈钢的深冲性能相类似，但要明显优于400系不锈钢。铬锰不锈钢的比重要低于300系不锈钢，但高于400系不锈钢。相比300系不锈钢较低的比重，1t铬锰不锈钢可以制造更多的部件。 ​ 较好的耐磨性和耐蚀性 200系锈钢的耐磨性一般来说要优于300系和400系。200系不锈钢优良的耐磨性可以通过UNS S20400（NITORNIC 30）和UNS S30400比较出来。 优良的耐蚀性 200系和300系不锈钢优良的耐蚀性主要取决于铬含量，219含有20%铬，耐蚀性优于含有18%铬的304。 铬锰镍不锈钢的耐晶间腐蚀性与铬镍不锈钢相类似。降低碳含量可以防止晶间腐蚀，但仅是在有较短的敏化时间情况下。 204L和304L耐蚀性相当 研究人员发现，204L与304L相当，216L与316L相当。锰和钼相结合对铬-镍不锈钢和铬－镍－锰不锈钢在20℃硫酸的环境中表现出的特征类似，即使在50℃的硫酸中也是一样。 表2 各国、国际组织和钢铁公司铬－锰系不锈钢标准，% 铬－锰不锈钢标准 标准 C Mn Cr Ni Mo N Cu AISI 201,UNS S20100 ≤0.15 5.50-7.50 16.0-18.0 3.50-5.50 - ≤0.25 - BIS 201 A ≤0.12 10.0-14.0 16.0-18.0 3.5-4.5 - - - AISI 202,UNS S20200 ≤0.15 7.5-1.0 17.0-19.0 4.0-6.0 - ≤0.25 - UNS S20500 0.12-0.25 14.0-15.0 1.5-18.50 1.0-1.75 - 0.32-0.40 - UNS S21400,TENELON ≤0.12 14.0-16.0 17.0-18.5 ≤1.0 - ≤0.35 - 含铜低加工硬化铬－锰系不锈钢 UNS S20430,204Cu ≤0.15 6.5-9.0 15.5-17.5 1.5-3.5 - 0.05-0.25 2.0-4.0 京德勒公司J1 ≤0.08 6.0-8.0 16.0-18.0 4.0-6.0 - ≤0.10 1.5-2.0 京德勒公司J4 ≤0.10 8.5-10.0 15.0-17.0 1.0-2.0 - ≤0.2 1.5-2.0 NTK K-1 ≤0.15 8.0-10.0 13.0-16.0 0.5-2.5 - na 1.5-2.5 NTK K-4 ≤0.15 7.0-9.0 14.0-16.0 3.0-5.0 - na 1.0-2.0 烨联 YU201 0.086 8.48 14.24 1.32 - 0.1 1.67 烨联 YU202 ≤0.08 7.59-8.07 14.77-15.22 4.0-4.23 - ＜0.053 1.48-1.67 日新制钢 NHS104 0.11 10.5 14.5 - - 0.14 2.0 川崎公司 R304MN 0.034 8.6 15.5 2.5 - na 2.5 211 ≤0.07 5.5-6.5 1.0-17.0 5.0-6.0 - ≤0.05 1.5-2.0 NIPPON NAR 200 ≤0.07 5.5-6.5 1.0-17.0 5.5-6.5 - - 1.8-2.3 阿赛洛 201 CU 0.025 8.0 15.2 5.0 0.3 0.035 3.3 非机加工等级铬－锰系不锈钢 UNS S20300,203EZ ≤0.08 5.0-6.5 16.0-18.0 5.0-6.0 ≤0.5 - 1.75-2.25 低碳抗晶间腐蚀铬－锰系不锈钢 UNSS20400,AL30 ≤0.03 7.0-9.0 15.0-17.0 1.5-3.0 - 0.15-0.3 - NITORIC 30 ≤0.03 7.0-9.0 15.0-17.0 1.5-3.0 - 0.15-0.3 ≤1.0 UNS S20103,201L ≤0.03 6.0-8.0 16.0-17.0 3.3-5.5 - 0.15-0.2 - UNS S201153,201LN ≤0.03 6.4-7.5 16.0-17.5 4.0-5.0 - 0.1-0.25 ≤1.0 高抗蚀性铬－锰系不锈钢 UNS S21904,AL219 ≤0.04 8.0-10.0 19.0-21.5 5.5-7.5 - 0.15-0.40 - UNS S21600,216 ≤0.08 7.5-9.0 17.5-22.0 5.5-7.0 2.0-3.0 0.25-0.5 - 高强非磁性铬－锰系不锈钢 UNS S24000,AL33 ≤0.08 11.5-14.5 17.0-19.0 2.25-3.75 - 0.2-0.4 - UNS S24100 ≤0.15 11.0-14.0 16.5-19.5 0.5-2.5 - 0.20-0.45 - 镍－锰不锈钢的应用 ​ 201不锈钢：不锈钢在结构件上的应用 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 有较高的强度，外加高的韧性，如用于轨道运输车车体、厨房用具、家用和餐馆设备等。至于建筑应用，可应用于如门窗，软管夹，活塞胀圈，洗衣机蓝，耐热衬垫、气囊容器，汽车饰件，混凝土加强筋等。 ​ KTN H400：轨道运输车。 ​ 202：汽车装饰件，食品处理设备，烤箱，厨房设备，弹簧，建筑物和天线等。 ​ 201L（201L就是低碳的201）：在焊接后保持很好的耐晶间腐蚀性，其用途包括运输车结构件、车顶、汽车侧板和车门框等。 ​ Nitronic 30/AL 30：用于需要提高耐蚀性的结构件。 ​ 201LN：用于低于零度的焊接槽，最低工作温度可低至-196℃。其碳含量被限制在0.03%，以使在焊接过程中的敏感最小。一般用途包括液化气体储存罐和移动式气体储存罐。 ​ 204Cu：用于将食品送入烤箱的传送带中的钢丝，用于煤处理的金属网和烟草加工设备。 ​ K1，K4，RM304N：用于装饰管，厨房设备，家用物品等。 ​ 216：过去是由阿·路德拉姆公司生产，主要用于加工设备、热转换器的管材、热转换器中的焊接薄板、冷凝器和污水过滤器。 ​ 219：主要用于航空液压系统管线、热转换器管、污染控制设备和粒子加速器管。 ​ 240/AL33/Nitronic 33：用于天线、线缆、工业筛网、弹簧、钢丝，也用于混凝土中。此类不锈钢具有较高的强度，同时有低的磁导率。 ​ 目前，在发展中国家主要使用含铜的J1、J4、K1、K4等较软可以冲压的铬－锰不锈钢。此外，还有一些铬－锰不锈钢用于相应用途。 从技术发展前景看，铬－锰不锈钢可以在众多应用方面替代301、302、304、304L、316和316L不锈钢。需要提出的是，铬－锰不锈钢已在很多领域得到应用，然而考虑到这些铬－锰不锈钢的优良性质，但总使用量较低，说明其还有很大发展潜力。总之，经过多年的开发与应用，铬－锰不锈钢展现了很多的特点： 1、铬－锰不锈钢展现出强度、延展性、韧性、成形性、焊接性、耐磨损和耐腐蚀性好的综合性能。 2、整体上说，铬－锰不锈钢的屈服强度比300系和400不锈钢高30%～40%，延展性与300系不锈钢相当，大大高于400系不锈钢。 3、在耐磨损、耐冲蚀性等方面，铬－锰不锈钢要优于300系和400系不锈钢。 4、204Cu具有良好的耐缝隙和麻点腐蚀能力及耐应力腐蚀能力，可与304媲美。 5、铬和碳含量与304相当时，铬－锰不锈钢的耐腐蚀性也与300系列接近，印度京德勒不锈钢公司的J204耐蚀性就与304类似。 6、与300系和400系不锈钢一样，铬－锰系不锈钢也有碳含量较低的品种，因此耐晶间腐蚀能力也较强。铬－锰系不锈钢也有铬、钼含量较高的品种，其耐腐蚀和抗氧化的能力很强。现有的铬－锰不锈钢的在很多用途中可以替代301、302、304L和316L。 7、尽管存在敏化问题，但在给定碳含量的情况下，铬－锰不锈钢几乎与300系和400系不锈钢相同。 8、铬－锰不锈钢的比重比300系不锈钢低1%～3%，但比400系高2%。因此，在重要给定的情况下，在厚度相同时，铬－锰不锈钢要大于300系不锈钢。 9、铬－锰不锈钢展现出具有非常高的强度，同时又较低的磁导率的综合性能，因此可以广泛用于许多仪器中。 10、铬－锰不锈钢展现出与300系不锈钢相同的焊接性能，而且要优于400系不锈钢。 尽管铬－锰不锈钢在许多性能方面与300和400系不锈钢相类似或更好，在许多用途中可以替代300和400系不锈钢，但在性能和应用扩展方面仍有许多限制。今后铬－锰不锈钢开发的重点是开发出性能与300系不锈钢中的超级奥氏体不锈钢和超级双相不锈钢相当的新品种。 铬锰镍系（200 系）奥氏体不锈钢现状、发展与前景 锰是不锈钢生产的重要合金元素，在CrNi 系不锈钢生产中作为脱氧元素，一般加入1.5%Mn，在Cr-Mn-Ni-N、Cr-Mn-N 系不锈钢中作为重要的合金化元素，一般加入6~20%。铬系不锈钢研发始于1912 年，Cr-Ni 奥氏体不锈钢研发始于1913 年，Cr-Mn-Ni-N 不锈钢于1926 年在德国首先开始研制，美国后来由于同样的原因，即战争导致镍短缺，开始以锰、氮代镍的不锈钢研究，至40 年代便取得了显著成果。1955 年美国钢铁协会（AISI）就将低Ni-CrMnN 不锈钢AIASI201、AISI202 入标准。1972 年日本将它们（SUS201、SUS202）纳入JIS 标准，苏联1972 年将12Х17Г9АН4（相当AISI202）纳入标准。中国1975 年将1Cr17Mn6Ni5N（相当201）和1Cr18Mn8Ni5N（相当202）纳入国标（GB）。研究发现CrMn 系不锈钢有很多不可多得的特性，如○,1固溶处理后高的强度，○,2 冷加工高的硬化率，高的强化系数，○,3无磁性（冷加工状态下极低的导磁率），○,4优良的耐磨性，○,5较小的晶间腐蚀倾向。所以CrMn 系不断得到改良和创新，不断开发出一系列新钢种，这就形成CrMnN 不锈钢与AISI300（CrNi 系）并列的AISI200（CrMn 系）不锈钢。2002 年美国ASTM 不锈钢标准中CrNi300 系有77 个标准牌号，CrMn200 系有22 个牌号，如加上企业牌号将超过30 个。中国特殊钢企业协会2003 年12 月发布《Cr-Mn 系不锈钢厚板、薄板和钢带技术 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》中纳入16 个牌号。CrMn 系不锈钢已不完全是节镍概念上的钢种，而是发展一系列具有CrMn 系不锈钢特有优异性能的材料。2004 年全世界CrMn 系不锈钢总产量已达230 万吨，占世界不锈钢总产量的9%。 一、200 系不锈钢的现状 1、 钢种和化学成分 200 系早期开发是以锰、氮代镍，代替18-8 型铬镍奥氏体不锈钢。18-8 型Cr-Ni 不锈钢301、302、304（包括321）占不锈钢总产量50%以上。 2、这些钢种耐蚀性、机械性能、高低温性能、工艺性能、装饰性等综合性能极佳，广泛应用于民用到军用的各领域，民用的建筑装饰。家用电器，厨房设备和器皿，交通运输，环境保护，市政建设；军工的航空，航天，核工业，舰船；工业领域的化工、化肥，石油，纺织，印刷，造纸，能源。表1 列出了AISI200 系列标准含锰奥氏体不锈钢。所以早期研究了201，202，204，205，206 也就是相对应Cr-Ni 系的301，302，304，305，316。接着研制211，将低碳氮、加Mn、Cu 的钢种，用 于冷加工。201L、201LN 等是201 的改进，解决晶间应力腐蚀问题。用作汽车、火车、地铁车厢相应构件。后来陆续发展了S21400（XM-31）,S24000（XM-29，Nitronic33），S28200（Carpenter18-18plus），S21900（XM-11，Nitronic40），S20910（XM-19，Nitronic50）及YUS120 等高强度耐蚀不锈钢。XM-31、XM-11 用于航空，低温系统，无磁部件。XM-11、XM-19 等具有优于316 的耐蚀性，用于泵、阀、紧固件、海洋用材，热交换器，弹簧等，1990 年新的AISI203（XMCr17Ni5.5Mo0.25Cu2S0.25）易切削钢，AMCO 公司发展S20161（Nitronic60，Cr17Ni8.5Mn8.5Si4N 耐磨自润滑不锈钢也列入标准。几乎都是沿着Mn-N 代Ni，代替相应的300 系不锈钢，也发展一些CrMnNi 高强度钢，无磁钢。 表2 列出Mn、N 带Ni 无磁不锈钢。YUS130（C0.2Cr21Ni6Mn9N0.3）是比较高Cr、高N 的材料，SUS205，NASNM15，NTKS-4 等几乎是完全用Mn、N代替Ni 的Cr17Mn15N0.35 钢。NASNM15M 为获得较好耐蚀性降低C 保持一定Ni 量。由于这些钢种Mn 含量都在10%以上，大大增加钢中N 的溶解度，因此N 含量都在0.3~0.4%，固溶处理后可得到完全奥氏体组织而且十分稳定，冷作后可得到无磁高的强度。 表2 无磁CrMn 系奥氏体不锈钢的化学成分 钢号 C Cr Mn Ni Si P S N AISI205 0.12/0.25 16.50/18.0 14.00/15.50 1.00/1.55 ≤0.5 ≤0.03 ≤0.03 0.32/0.50 NASNM15 0.12/0.25 16.00/18.0 14.00/16.00 1.10/2.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.045 0.32/0.40 NTK S-4 ≤0.25 16.00/18.0 14.00/16.0 1.00/2.00 ≤1.00 ≤0.06 ≤0.03 ≤0.50 NASNM15M 0.040/0.09 16.50/17.5 14.00/15.00 4.00/4.60 ≤0.90 ≤0.045 ≤0.045 0.30/0.35 YUS120 ≤0.20 20.00/22.0 9.00/10.00 5.00/6.00 ≤1.00 ≤0.030 ≤0.030 0.15/0.30 表1 铬锰系（200 系）奥氏体不锈钢的化学成分 钢号 AISI C Cr Mn Ni Mo Si P S N 其它 201 ≤0.15 16.0/18.0 5.50/7.50 3.50/5.50 ≤1.00 ≤0.06 ≤0.03 ≤0.25 201L ≤0.03 16.0/18.0 5.50/7.50 3.50/5.50 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 T201LN ≤0.03 16.0/17.5 6.40/7.50 4.00/5.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.015 0.10/0.25 Cu≤1.00 ≤0.15 15.0/18.0 4.00/6.00 4.00/6.00 3.00/4.00 ≤0.040 ≤0.040 0.08/0.20 202 ≤0.15 17.0/19.0 7.50/10.00 4.00/6.00 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 ≤0.25 203EZ ≤0.08 16.0/18.0 5.00/6.50 5.00/6.00 ≤0.5 ≤1.00 ≤0.040 0.18/0.35 - Cu0.75/2.25 204 ≤0.08 17.0/19.0 7.50/10.00 4.00/6.00 - ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 204L ≤0.03 17.0/19.0 7.50/10.00 5.00/7.00 - ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.25 ≤0.03 15.0/17.0 7.00/9.00 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 0.15/0.20 ≤0.15 15.5/17.5 6.50/9.00 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.05/0.25 Cu2.00/4.00 205 0.12/0.25 16.5/18.0 14.00/15.5 1.00/1.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.32/0.42 Nb0.10/0.30 ≤0.06 20.5/23.5 4.00/6.00 11.50/13.50 1.50/3.00 ≤1.00 ≤0.040 ≤0.030 0.20/0.40 V0.10/0.30 ≤0.12 17.0/18.5 14.5/16.0 ≤1.00 0.30/1.00 ≤0.045 ≤0.030 ≤0.35 续表1 钢号 AISI C Cr Mn Ni Mo Si P S N 其它 0.06/0.15 14.0/16.0 5.50/7.50 9.00/11.00 0.80/1.20 0.20/1.20 ≤0.040 ≤0.030 0.25/0.50 Nb0.75/1.25 V0.15/0.40 B0.003/0.009 216 ≤0.08 17.5/22.0 7.50/9.00 5.00/7.00 2.00/3.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 0.25/0.50 216L ≤0.03 17.5/22.0 7.50/9.00 5.00/7.00 ≤0.75 ≤0.045 ≤0.030 0.25/0.50 ≤0.10 16.0/18.0 7.00/9.00 8.00/9.00 3.50/4.50 ≤0.040 ≤0.030 0.08/0.18 ≤0.08 19.0/21.0 8.00/10.00 5.50/7.50 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.15/0.40 ≤0.04 19.0/21.5 8.00/10.00 5.50/7.50 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.40 ≤0.08 17.0/19.0 11.5/14.5 2.25/3.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.40 ≤0.15 16.5/19.5 11.0/14.0 2.25/3.75 ≤1.00 ≤0.060 ≤0.030 0.20/0.45 ≤0.15 17.0/19.0 17.0/19.0 - 0.50/1.25 ≤1.00 ≤0.045 ≤0.030 0.40/0.60 Cu0.75/1.25 ≤0.07 16.0/17.0 5.50/6.50 5.00/6.00 0.20/0.70 ≤0.040 ≤0.030 - Cu1.50/2.00 2、 物理性能和机械性能 表3 列出201、202 和205 与对应的300 系钢固溶处理状态下的物理性能， 从这表可看出200 系和300 系物理性能没有多大差别，几乎是相当的。但是冷加 工后的透磁率的变化不同，由于冷作时诱变马氏体程度不同，透磁率上升比200 系比300 系小（图1）。 表3 201、202、205 和301、302、305 的物理性能 性能 201 202 205 301 302 305 密度（g/cm3） 7.93 7.92 7.80 7.93 7.93 7.93 弹性系数（103N/mm2） 197 197 197 193 193 193 线膨胀系数0~100℃ 15.7 17.0 - 17.0 17.2 17.3 （10-6/℃） 0~315℃ 17.5 18.4 17.9 17.2 17.8 17.9 比电阻（10-8Ω·m） 69 69 72 72 72 72 比热（J/kg·℃），0~100℃ 503 503 503 503 503 热传导率（w/m·℃）,100℃ 16.3 16.3 20.9 16.3 16.3 16.3 磁性 无 图2 冷加工对CrNiMn 和CrNi 系不锈钢机械性能的影响 表4 指出固溶处理状态下的机械性能，大部分200 系钢中，由于含较多氮， 有着比300 系高的屈服强度。只有211 由于低C、N，有着较低的屈服强度。包 括211，S28200（18-18plus），YUS120 等含Cu 钢都有较高延伸率，优异冷加工性。 表4 CrMn 系（200 系）奥氏体不锈钢的机械性能 201、202 与其他200 系材料不同，与301，302 等一样都属于亚稳奥氏体系 不锈钢，有着较大的加工硬化性。图2 示出这些钢加工硬化曲线。201 与301 及 202 于302 有类似的硬化特性。201，301 加工硬化性大一些。从图1 看出马氏体 的生成量，各牌号是不同的，202，304 马氏体生成的极少，加工硬化主要靠畸 变。204、204L 以下各钢种，加工硬化几乎都是靠畸变。 CrMnN 系材料的机械性能和透磁率见表5。这些钢种固溶处理状态硬度在 HV250 左右，冷轧强化后强度更高，Hv 可达到500，但在此状态下透磁率仍低 于1.005。 3、 耐蚀性及其它性能 不锈钢耐蚀性一般取决于钢的组成元素，随着Cr、Ni、Mo 等含量而改善， Mn 几乎无效，表6 列出201，202 和301，302 在各种介质中的耐蚀性。在所试 验的介质中，它们之间的耐蚀性基本相当，但在盐雾试验，室温65%HNO3 和 50%H3PO4 中201、202 的耐蚀性较301、302 差些。所以201、202 系那样低Ni 钢种在酸、碱中使用仅限于稀薄的溶液，而在耐大气腐蚀上与301、304 有相等 的良好性能。但是应该指出高Mn 钢耐晶间腐蚀性能较Ni 系要好，因为Mn 提 表6 AISI201、202 于301、302 室温耐腐蚀性能对比 腐蚀率 腐蚀率 高C 在钢中固溶度。图3 指出202 和304 出现晶间腐蚀的临界碳含量，202 临界 碳含量为0.07%，304 为0.03%。不锈钢耐点蚀性主要取决于钢中CrMoN 含量， 216（0Cr21Mn8.5Ni6Mo2.5N）和XM-19（0Cr22Ni13Mn6Mo2.5N）耐点蚀性优 于CrNi 系316（0Cr12Mi14Mo2），XM-19 还有较好的抗氧化性。车辆用材料， 原来使用的201，301 等硬化、半硬化材料，焊后产生晶间腐蚀应力破裂，为此 1990 年成功提供降低碳含量的201L、201LN，解决此问题，现已在实际应用。 含Mn 奥氏体系不锈钢几乎都含有大量N，较300 系Cr-Ni 钢高温强度高（图4）， 抗高温氧化性比300 系稍差，作为耐热钢使用，抗氧化温度为800~850℃，XM-11 由于有较高Cr，抗氧化性能与304 相当，使用温度为850~900℃。 关于200 系钢的二次加工性，冲压成型性，前面已谈到，屈服强度高，稍硬 一些，除了需考虑制作设备功率外，与Cr-Ni 奥氏体钢具有同样的优异性能。 二、铬锰系不锈钢近十年来的发展 近十几年Mn 系不锈钢发展主要围绕着三个方面：1、经济性亚稳奥氏体不 锈钢，2、高强度CrMnN 奥氏体不锈钢，3、超级奥氏体不锈钢。 1、经济性亚稳奥氏体不锈钢 研发的核心仍然是节镍，廉价，良好的综合性能。表7 列出各国研发的 经济型CrMn 系不锈钢，表8 列出亚稳奥氏体不锈钢的物理性能，表9 列出 204Cu 的Ni 含量较304 低6%，加入3%Cu，8%Mn，≤0.25N，有着与 304 类似的成型性，加工硬化速率和耐蚀性。棒、线材已大量取代304，供 冷锻紧固件、弹簧、丝/绳、钉、护板、钢带生产。NTK D-7 与204Cu 基本 相似。NTK D-9 、NTK D-10 是在NTK D-7 基础上将Ni 从~3%分别增加到~4%、 ~5%，N 从0.25%降至0.20%、0.15%，此二钢种强度略有降低，塑性稍有提 高，钢的成型、耐蚀性较NTK D-7 稍好。NTK D-9、NTK D-10 与美国AISI211 类似，多用于生产板材，适于厨房设备，电气设备，器皿，室内装饰等使用。 J4 的Cr 降至16%以下，Ni 降至1%，加入1.5%Cu，N ≤0.20%，J4 固溶处 理后为单一奥氏体组织，强度及加工硬化速率略高于304，有较好的成型性。 但是J4Cr 在16%以下，Ni 仅为1%，又加入9%Mn。已知不锈钢的耐蚀性能主 要取决于Cr，当Ni 在4%以下，Ni 对耐蚀性能的影响较大，随Ni 增加耐蚀 性能提高，4%以上Ni 对耐蚀性能的影响减少。Mn 地加入对耐蚀性能是有害 的。因此，J4 只适用于室内的装饰、室内用具，器皿，要求强度的弱腐蚀 介质。204M 有着优异的强度和塑性配合，特别在不同冷变形量下强度和塑 性都比相对应的304 高，适宜于做汽车机构部件，如空间构架，底盘和结构 不见，燃料缶和冲击吸收部件。 12 2、高强度CrMnN 奥氏体不锈钢 CrMnN 不锈钢具有很多重要特性：高强度，高耐磨性，高韧性、耐蚀性、 无磁性，近十年来随着冶金技术的进步，使之得到发展并已在某些工业领域应用。 表10 列出各国研发一些高强度CrMnN 钢。 表10 高强度CrMnN 奥氏体不锈钢化学成分（wt%） CrMnN 不锈钢固溶处理和冷作后的机械性能是十分诱人的，钢的屈服 强度是Cr18Ni9 的2.5~3 倍，而且延性不低于Cr18Ni9（表11、图5）。室温 ISO-Y 冲击韧性280J，冷至-80 冲击韧性仍有70J。CrMnN 奥氏体不锈钢靠 变形再结晶细化晶粒，随后冷轧，冷拔和时效，钢的屈服强度可达到 3400MPa，可用作弹簧，弹簧线圈，橡胶加强丝（高压软管）。CrMnN 钢有 很高的加工硬化能力，磨损表面容易加工硬化，高Cr，有相当好的耐蚀性， 97 年南非引进了0Cr19Mn10N0.5 牌号，大量用于采矿工业。电厂发电机护 环要求材料，无磁、高强度、高韧性、耐蚀。以前采用Mn18Cr4C0.5，因耐 13 蚀性、韧性满足不了要求， 近十年以改换成0Cr18Mn18N0.6 ， 0Cr18Mn18N0.9 。护环环境温度≥100℃ ， 采用了耐蚀性更好的 0Cr16Mn14Mo3N0.9 钢。石油钻探、勘探需要无磁钻铤。无磁钻铤是一种长 的无缝厚壁管，管内装入各种仪器，要求钻铤无磁、高强度、耐蚀，表9 所 列钢种是具有不同强度，不同耐蚀性的无磁材料，已广泛采用，我国每年需 要几千吨。 三、CrMn 系不锈钢发展前景 根据国内外市场的需求及我国工业发展的情况，CrMn 系奥氏体不锈钢系列 中的亚稳奥氏体不锈钢和特殊性能的CrMnN 奥氏体不锈钢将会有较大的发展。 1、亚稳奥氏体不锈钢 Mn 系亚稳奥氏体不锈钢有着较304 不锈钢高的强度，较好的强度和塑性的 配合，较好的成型性、抛光性、可焊性，有着与304 类似的或较304 稍差的耐蚀 性，比304 便宜2/5。2005 年中国Mn 系亚稳奥氏体不锈钢（200 系）产量之所 以突破75 万吨（占中国不锈钢产量的23.73%）,正是由于200 系钢具有上述的优 点。当然产品使用中也出现不少问题，如在沿海、在潮湿的工业大气中出现锈蚀， 即产品性能不稳定等问题。为了Mn 系亚稳奥氏体不锈钢进一步发展，应加强 Mn 系（200 系）不锈钢的试验研究，研究各钢种的耐蚀性能，综合性能。根据 使用条件、环境正确选择钢种。对号入座可在交通运输、家用电器、建筑装饰、 厨房设备等领域应用。充分发挥材料特性又不超过材料耐蚀性能使用极限。如果 能正确选用Mn 系（200 系）不锈钢，无论在生产上，设备制造上，使用效果上 都会优于CrNi 系奥氏体不锈钢和Cr 系不锈钢，达到价廉物美。不锈钢在民生上 需要量很大，只要我们能生产出价廉物美的产品，Mn 系不锈钢必然会有更大的 发展。 2、特殊性能的CrMnN 奥氏体不锈钢 15__ 200系列不锈钢的应用在印度所以成功，是由于在一些特定的用途中有可能替代304不锈钢，而且没有危险。与此相反，在其他地方，在市场上售处的200系列不锈钢几乎没有控制硫、碳含量、存在着损害终端用户和不锈钢形象的风险。 日本不锈钢主要牌号的特点和用途 分类 牌号 主要组成 特点和用途 奥 氏 体 型 SUS201 17Cr-4.5Ni-6Mn-N 是节Ni钢种，301钢的替代钢。经冷加工后具有磁性，用于铁路车辆 SUS202 18Cr-5Ni8Mn-N 是节Ni钢种，301钢的替代钢。用于庖厨器具 200系列不锈钢的化学成分 型号 标准号 Cr Ni Mn N C S 其他 201 S20100 16.0~18.0 3.5~5.5 5.5~7.5 0.25最大 0.15最大 0.030最大 — 201LN S20153 16.0~17.5 4.0~5.0 6.4~7.5 1.0~0.25 0.03最大 0.015最大 Cu1.0最大 202 S20200 17.0~19.0 4.0~6.0 7.5~10.0 0.25最大 0.15最大 0.030最大 — 204L S20400 15.0~17.0 1.5~3.0 7.0~9.0 0.15~0.3 0.03最大 0.030最大 　 　 S20430 15.5~17.5 1.5~3.5 6.5~9.0 0.05~0.25 0.15最大 0.030最大 Cu2.0—4.0 205 S20500 15.5~17.5 1.5~3.5 14.0~15.5 0.32~0.40 0.12~0.25 0.030最大 　 214 S21400 17.0~18.5 1.0最大 14.0~16.0 0.35最小 0.12最大 0.030最大 　 216 S21600 17.5~22.0 5.0~7.0 7.5~9.0 0.25~0.5 0.08最大 0.030最大 　 S24000 17.0~19.0 2.25~3.75 11.5~14.5 0.2~0.4 0.08最大 0.030最大 　 　 S32001 19.5~21.5 1.0~3.0 4.0~6.0 0.05~0.17 0.03最大 0.030最大 Cu1.0最大 　 EN1.4371 16.0~17.0 3.5~5.5 6.0~8.0 0.15~0.20 0.03最大 0.015最大 　 　 EN1.4372 16.0~18.0 3.5~5.5 5.5~7.5 0.05~0.25 0.15最大 0.015最大 　 　 EN1.4373 17.0~19.0 4.0~6.0 7.5~10.5 0.05~0.25 0.15最大 0.030最大 　 J1* 印度厂家标准 15.0~17.0 4.0~5.0 7.0~8.0 — ≦0.08 ≦0.03 Cu0.8~1.2 J4* 15.0~16.0 0.8~1.2 8.5~10.0 ≤0.20 ≦0.10 ≦0.03 Cu1.5~2.0 注：*为便于读者了解，J1，J4成份为译者加入。 耐腐蚀性和可加工性 图1给出一些不锈钢的电流密度值。铬含量强烈影响耐孔蚀性能，硫也是如此一种。 图2还着重指出Cr-Mn不锈钢与304不锈钢相比性能明显不同。 图3表示通过观察取出钝化的pH值得到的相同的结果。 图4为通过在含盐雾气下暴露试验的结果表明，显然304不锈钢和Cr-Mn型不锈钢性能明显不同。 图5为冷成型钢：试验证明有一定的形成马氏体的趋势，特别当为降低机械抗力而减少氮和碳含量时。最重要的是，镍含量在1%—4%之间的200系列不锈钢在后续的深冲操作中对冷裂纹相当敏感(延迟断裂)。 结论 锰(和氮)加上稀土可取代部分或全部镍，有可能生产更低镍含量的200系列不锈钢。但由于镍鉻当量达不到平衡而形成了部分铁素体。为此，200系列不锈钢中的铬铁含量降到15%~16%，某些情况下降到了13%~14%，其耐腐蚀性是不能与304和其他类似的钢比的。 此外，在沉积区和缝隙的腐蚀部位常见的酸性条件下，锰和有些情况下铜降低了再钝化的作用。Cr-Mn钢在这些条件下的毁坏速度大约是304不锈钢的10~100倍。还有，在生产中常常不能控制这些钢中残余的硫含量和碳含量，材料无法溯源跟踪，甚至在材料回收利用也如此。如果不说明是Cr-Mn钢，它们就会成为一种危险的废钢混和原料，导致铸件含有意想不到的高锰含量。 然而这些钢与300系列不锈钢绝对不能“互换”或“错用”，就耐蚀性而言有着完全不同的性能等级。考虑到这点，在400系列铁素体不锈钢中可找到一些合适的替代品中。这些品种即可以是薄板、带钢、钢管、棒材等这样的原料，也可以制成产品，如螺钉、螺帽、螺栓、法兰、阀门等，在没有从本质上确认，甚至在某些情况下以错误的确认就已售出。 对这些问题，意大利不锈钢协会（Centro In—ox）与无损探伤（NDT）专业化公司合作，正式提出一种试剂，它对于存在的锰敏感，以便能快速鉴别一种奥氏体不锈钢属于200系列还是300系列。 各国不锈钢牌号近似对照 序号 种类 中国 (GB) 日本 (JIS) 美国 英国 (BS) 国际标准 (ISO) AISI/ ASTM UNS SAE 1 奥   氏   体   型   钢 1Cr17Mn6Ni5N SUS201 201 S20100 30201 — A-2 2 1Cr18Mn8Ni5N SUS202 202 S20200 30202 284S16 A-3 3 1Cr18Mn10Ni5Mo3N — — — — — — 4 2Cr13Mn9Ni4 — — — — — — 5 1Cr17Ni7 SUS301 301 S30100 30301 301S21 14 6 1Cr17Ni8 SUS301J1 — — — — — 7 1Cr18Ni9 SUS302 302 S30200 30302 302S25 12 8 Y1Cr18Ni9 SUS303 303 S30300 30303 303S21 17 9 Y1Cr18Ni9Se SUS303Se 303Se S30323 30303Se 303S41 17 10 1Cr18Ni9Si3 SUS302B 302B S30215 30302B — — 11 0Cr18Ni9 SUS304 304 S30400 30304 304S15 11 12 00Cr18Ni10 SUS304L 304L S30403 30304L 304S12 10 13 0Cr19Ni9N SUS404N1 304N S30451 — — — 14 0Cr19Ni10NbN SUS304N2 XM21 S30452 — — — 15 00Cr18Ni10N SUS304LN 304LN S30453 — 304S62 — 16 1Cr18Ni12 SUS305 305 S30500 30305 305S19 13 17 0Cr18Ni12 — — — — — — 18 0Cr23Ni13 SUS309S 309S S30908 30309S — — 19 0Cr25Ni20 SUS310S 310S S31008 30310S — — 20 0Cr17Ni12Mo2 SUS316 316 S31600 30316 316S16 20,20a 21 1Cr17Ni12Mo2 — — — — — — 22 0Cr18Ni12Mo2Ti — — — — 320S31 320S17 — 23 1Cr18Ni12Mo2Ti — — — — — — 24 00Cr17Ni14Mo2 SUS316L 316L S31603 30316L 316S12 19,19a 25 0Cr17Ni12Mo2N SUS316N 316N S31651 — — — 26 00Cr17Ni13Mo2N SUS316LN 316LN S31653 — 316S61 — 27 0Cr18Ni12Mo2Cu2 SUS316J1 — — — — — 28 00Cr18Ni14Mo2Cu2 SUS316J11 — — — — — 29 0Cr18Ni12Mo3Ti — — — — — — 30 1Cr18Ni12Mo3Ti — — — — — — 31 0Cr19Ni13Mo3 SUS317 317 S31700 30317 317S16 25 32 00Cr19Ni13Mo3 SUS317L 317L S31703 — 317S12 24 33 0Cr18Ni16Mo5 SUS317J1 — — — — — 34 1Cr18Ni9Ti SUS321 321 S32100 30321 321S20 — 35 0Cr18Ni10Ti SUS321 321 S32100 30321 321S12 15 36 1Cr18Ni11Ti — — — — 321S20 — 37 0Cr18Ni11Nb SUS347 347 S34700 30347 347S17 16 38 1Cr18Ni11Nb — — — — — — 39 0Cr18Ni9Cu3 SUSXM7 XM7 S30430 — — D32 40 0Cr18Ni13Si4 SUSXM15J1 XM15 S38100 — — — 41 奥氏体∣铁素体型钢 0Cr26Ni5Mo2 SUS329J1 329 S32900 — — — 42 1Cr18Ni11Si4AlTi — — — — — — 43 1Cr21Ni5Ti — — — — — — 44 00Cr18Ni5Mo3Si2 — — — — — — 45 00Cr24Ni6Mo3N — — — — — — 46 铁 素 体 型 钢 0Cr13A1 SUS405 405 S40500 51405 405S17 2 47 00Cr12 SUS410L — — — — — 48 1Cr15 SUS429 429 S42900 51429 — — 49 00Cr17 SUS430LX — — — — — 50 1Cr17 SUS430 430 S43000 51430 430S15 8 51 Y1Cr17 SUS430F 430F S43020 51430F — 8a 52 1Cr17Mo SUS434 434 S43400 51434 434S17 9c 53 00Cr17Mo SUS436L — — — — — 54 00Cr18Mo2 SUS444 18Cr2Mo — — — — 55 1Cr25Ti — 446 S44600 51446 — — 56 00Cr27Mo SUSXM27 XM27 S44625 — — — 57 00Cr30Mo2 SUS447J1 — S44700 — — — 58 马 氏 体 型 钢 1Cr12 SUS403 403 S40300 51403 403S17 — 59 0Cr13 SUS410S 410S S41008 — 430S17 1 60 1Cr13 SUS410 410 S41000 51410 410S21 3 61 1Cr13Mo SUS410J1 — — — — — 62 Y1Cr13 SUS416 416 S41600 51416 416S21 7 63 2Cr13 SUS420J1 420 S42000 51420 420S37 4     不锈钢表面加工等级、特征及用途     原面：NO.1 热轧后施以热处理及酸洗处理的表面。一般用于冷轧材料，工业用槽罐、化学工业装置等，厚度较厚由2.0MM-8.0MM。       钝面：NO.2D 冷轧后经热处理、酸洗者，其材质柔软，表面呈银白色光泽，用于深冲压加工，如汽车构件、水管等。     雾面：NO.2B 冷轧后经热处理、酸洗，再以精轧加工使表面为适度之光亮者。由于表面光滑，易于再研磨，使表面更加光亮，用途广泛，如餐具、建材等。采用改善机械性能的表面处理后，几乎满足所有用途。     粗砂NO.3 用100-120号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹。用于建筑内外装饰材料、电器产品及厨房设备等。     细砂：NO.4 用粒度150-180号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比 NO.3细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。     #320 用320号研磨带研磨出来的产品。具有较佳的光泽度，具有不连续的粗纹，条纹比 NO.4细。用于浴池、建筑内外装饰材料、电器产品、厨房设备及食品设备等。     毛丝面HAIRLINE：HL NO.4经适当粒度抛光砂带的连续研磨生成研磨花纹的产品（细分 150-320号）。主要用于建筑装饰，电梯，建筑物的门、面板等。     亮面：BA 经冷轧后施以光亮退火，并经过平整得到的产品。表面光泽度极好，有很高的反射率。如同镜面的表面。用于家电产品、镜子、厨房设备、装饰材料等。 不锈钢保管和运输     保管：保管时应注意水分、灰尘、油、润滑油等，以及表面发生锈 ，或者焊接不良耐蚀性下降。 贴膜和钢板基体之间浸入水分时，腐蚀速度反而比没贴膜时情况还要快。仓库保管时应放在干净、干燥易通风处，保持原来的包装状态，贴膜的不锈钢应避免直射光线，贴膜应周期性做检查，要是贴膜变质（贴膜寿命6个月）应立即替换，加垫纸时包装材料若浸湿，为防止表面腐蚀应立即除掉垫纸。     运输：运输时为了避免表面划伤得用橡胶或枕木，尽可能采用不锈钢保护专用材，为避免指纹产生的表面污染，操作时应带手套。 不锈钢管材标准     GB2270-80 不锈钢无缝钢管     GB/T14976-94 流体输送用不锈钢无缝钢管     GB/T14975-94 结构用不锈钢无缝钢管     GB13296-91 锅炉、热交换器用不锈钢无缝钢管     (GJB2608-96)（YB676-73）航空用结构钢厚壁无缝钢管     (GJB2296-95)（YB678-71）航空用不锈无缝钢管     (YB/T679-97)（YB679-71）航空用18A空心铆钉薄壁无缝钢管     (GJB2609-96)（YB680-71）航空用结构薄壁无缝钢管     (YB/T681-97)（YB681-71）航空用导管20A薄壁无缝钢管     GB3090-82 不锈钢小直径钢管     GB5310-95 高压锅炉用无缝钢管