第一章不锈钢基础知识
1. 不锈钢发展简史
不锈钢是不锈钢和耐酸钢的总称。在冶金学和材料科学领域中，依据钢的主要性能特征，将含铬量大于12%，且以耐蚀性和不锈性为主要使用性能的一系列铁基合金称为不锈钢。
狭义的不锈钢是指在大气中不容易生锈的钢。广义的不锈钢指在特定条件下的酸、碱、盐中耐蚀的钢。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于钢的表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成，这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含量的提高而增加，当铬含量≥10%时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。所以通常称不锈钢是铬含量为12%以上的铁基合金。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在石油化工、原子能、轻工、纺织、食品、家用器械等方面得到广泛的应用。通常对在大气、水蒸汽和淡水等腐蚀性较弱的介质中具有不锈性和耐腐蚀性的钢种称不锈钢；对在酸、碱、盐等腐蚀性强烈的环境中具有耐蚀性的钢种称耐酸钢。两个钢类因成分上的差异而导致了它们具有不同的耐蚀性，前者合金化程度低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不锈性。
为了了解不锈钢发展的历程，有必要追溯到本世纪初期。大约在1910年左右，在世界上的一些地方出现了对新材料需求的危机，这种对材料需求的动力使得人们发明了不锈钢，并使其得到了飞速发展。
在英格兰的希菲尔德，H. Brearly 希望发明一种新型材料用来制作存放重型枪支的桶，这种桶要求必须耐磨损和擦伤。他经过调查发现在合金材料中加入高含量的铬元素，这种材料就不容易被刻伤。这个重大发现使他获得了专利，即钢中加入9－16％的铬，并且碳含量小于0.70％，第一代不锈钢诞生了。这些不锈钢最初用于不锈钢餐具，而如今普通碳钢已经取代不锈钢在餐具领域的应用。
几乎与此同时，在德国埃森的B. Strauss 发现了一种适合用于热电偶和高温计的保护管的材料。在许多铁基合金中，他发现了含有高含量铬的铁－铬－镍合金。含有超过20％含量Cr的合金样品被发现在实验室里即使放置很长时间也不会生锈。这个发现开发出了含有0.25％碳，20％铬和7％镍的钢，即最初的奥氏体不锈钢。
在英格兰和德国人致力于研究不锈钢的同时，F.M. Becket 正在美国的尼亚加拉大瀑布潜心研究希望发现一种便宜且耐氧化的材料，用于
温度高达1200°C 的推式炉的推槽。他发现至少需要20%的铬才能达到阻止氧化的目的。这就是开发出耐热钢的起源。
然而，直到二次世界大战结束后，冶炼工艺技术的发展才使得现代不锈钢得到发展和广泛传播。
我国不锈钢生产起步较晚，工业化生产开始于1952年，采用原苏联标准，在50年代末至60年代初，是我国不锈钢工业的初创时期，在此期间，在消化引进技术的同时，开始研究我国锈钢生产和使用过程中暴露出的重大质量问题，如研究了钛稳定化奥氏体不锈钢的钛碳比、热处理制度对晶间腐蚀行为的影响；研究了Crl7型、Cr25型铁素体不锈钢的冶金生产工艺，稀土元素以及热处理制度与其性能之间的关系；提出了马氏体不锈钢裂纹和发纹的成因及解决措施等。同时，为节约贵重金属镍，开展了以锰代镍的开发和仿制工作。1956年首先仿制了1Cr18Mn8Ni5N(AISI204),在此基础上，先后开发了1Crl8Mn8Ni5Mo3N、0Cr18Mn14N和1Cr25Mn5N等。
60年代初开始生产0Cr21Ni5Ti，0Cr21Ni5Mo2Ti双相不锈钢并研制沉淀硬化型不锈钢。60年代中期为满足石油化工和核燃料工业对超低碳不锈钢的需要，在电弧炉中首次冶炼成功超低碳奥氏体不锈钢。60年代后半期，曾开展了无镍铬不锈钢的研究，但由于大截面钢材热处理后易于炸裂等原因而没有商品化。70年代初期，我国开始仿制18-5型双相不锈钢00Crl8Ni5Mo3Si2(3RE60)，为了改进双相钢的焊后性能，进而发展了既含氮又含铌的18-5型双不锈钢00Cr18Ni5Mo3Si2Nb。与此同时研制了Cr26型双相不锈钢00Cr26Ni6Mo2Ti和00Cr26Ni24Mo4.5Cu、高硅耐浓硝酸腐蚀的不锈钢、马氏体时效不锈钢、耐强氧化性硝酸腐蚀的00Cr25Ni20Nb、硫钙复合易切削不锈钢等，并取得重要成果。
80年代初，我国开始“六五”计划。此时，自1973年开始研制的AOD 和VOD精炼不锈钢装备开始投入使用，可以采用高碳铬铁冶炼超低碳不锈钢，解决了电弧炉冶炼成本高和生产难度大等技术难题。根据精炼装备的特点，开展了超低碳不锈钢和高纯铁素体不锈钢的精炼工艺、工艺性能、力学性能以及耐蚀性能的研究，提出适用于不同钢种的精炼工艺。不锈钢钢锭的年产量开始突破10万t，并向20万t迈进，此时双相不锈钢的研究和应用取得重大进展。1986-1990年是我国不锈钢生产、科研取得重大进展的5年，钢锭最高年产量达到34万t，产品的内在质量接近国际水平，低碳、超低碳不锈钢的产量，从占不锈钢总产量的1%提高到12%-13%。
我国不锈钢的生产和品种开发，经40年奋斗取得了重大进展，目前已形成了较完整的不锈钢系列。但在产量、钢种结构、产品质量、配套供应等方面与国际工业发达国家相比差距很大，尤其是生产装备，为
使钢材品种、质量和产量赶上世界先进水平，急需解决工艺装备的更新、技术改造和质量管理等一系列问题。
2. 不锈钢装备水平
冶炼：当前，电弧炉加二次精炼工艺是不锈钢生产的主导工艺，通常称二步冶炼工艺。不锈钢的二次精炼方法较多，包括AOD、VOD、CLU、VAD、SKF、LF等。其中AOD、VOD是不锈钢二次精炼的主导工艺.
铸造：目前，连续铸钢、压力浇铸、保护渣浇铸等在不锈钢生产中均得到应用。相比之下，连续铸钢得到快速度发展。。
热加工机组：热轧带卷的生产可采用连轧、半连轧、炉卷轧机和行星轧机。连轧是不锈钢板卷生产的主要方向，但在年产量不超过30万t 的较小规模情况下，炉卷轧机和行星轧机仍然具有优越性和竞争能力。
冷加工系统：这类产品主要是采用ZM森吉米尔轧机进行生产。目前全世界用于不锈钢生产的林吉尔米尔冷轧带钢装备有140台左右。作为不锈钢带的冷轧先进技术，是日新制钢周南厂70年代初建造的四机架森吉米尔连轧机。近年来的发展是8-10个机架组成的串联装置。
热处理：热处理是确保不锈钢材具有良好综合性能的关键工序。正确的热处理可使不锈钢具有满意的力学性能，最佳耐蚀性和良好的工艺性能，不锈钢材包括板、管、丝、棒等。根据不同类型钢材的特点发展了与此相适应的热处理装备和工艺。
不锈钢中厚板的热处理，通常在一般的辊底式加热炉中进行。不锈钢冷轧薄板和带一般采用连续退火和酸洗作业线进行最终固溶处理。不锈钢光亮热处理是广泛采用的热处理方式，适用于冷轧带钢和丝材。对于窄带、丝材采用水平型带式退火炉。不锈钢宽带钢采用先进的光亮退火炉是立式退火炉。
3. 不锈钢的分类
不锈钢传统的分类是分成六大类：马氏体，马氏体-奥氏体，铁素体，铁素体-奥氏体，奥氏体以及沉淀硬化钢。前面五种是按照它们不同的微观结构来命名的。最后一个实际上是指通过特殊的机械加工使得微观结构内形成沉淀物以得到硬化。表2给出了这些不同种类钢大致成
