不銹鋼的種類

按照鋼的316不銹鋼管，可將不銹鋼分為五大類別：奧氏體不銹鋼；鐵素體不銹鋼；馬氏體不銹鋼；奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼；析出硬化不銹鋼。

1.1 奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼的代表牌號(hào)是18Cr-8Ni。奧氏體不銹鋼具有從低溫到高溫的穩(wěn)定力學(xué)性能，并且具有良好的耐蝕性和加工性，廣泛用于化工機(jī)械、食品機(jī)械等產(chǎn)業(yè)機(jī)械和器具。

奧氏體不銹鋼具有很大的加工硬化性，冷加工就可以使奧氏體不銹鋼達(dá)到高強(qiáng)度化。圖1示出各種不銹鋼冷加工硬化的情況。這是應(yīng)變誘發(fā)相變的結(jié)果。冷加工使γ相（面心立方晶格）發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變?yōu)棣粒啵w心立方晶格）。拔絲速度和加工溫度對(duì)應(yīng)變誘發(fā)相變有很大影響，通過對(duì)冷加工條件的控制，可以改變鋼的硬化程度。

圖1 各種不銹鋼的冷加工硬化

1.2 鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼是含有Cr 的鐵基合金（例如，18Cr 鋼）。鐵素體不銹鋼α相在常溫、高溫下都是穩(wěn)定相，急冷熱處理也不發(fā)生硬化。鐵素體不銹鋼熱處理的目的是消除加工應(yīng)變，降低硬度，獲得韌性。鐵素體不銹鋼退火冷卻時(shí)，如果緩慢冷卻到500 ℃以下，會(huì)發(fā)生脆化，所以，應(yīng)從650 ℃附近開始空冷。

鐵素體不銹鋼的加工硬化性不如奧氏體不銹鋼明顯，因此冷加工性良好。為了進(jìn)一步提高鐵素體不銹鋼的加工性，開發(fā)出降低C、N 含量、添加少量Ti 、Nb 的鐵素體不銹鋼。

1.3 馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼的耐蝕性雖然不及其他不銹鋼，但淬火硬化性高，適用于要求強(qiáng)度和耐磨性的用途。馬氏體不銹鋼的C 含量越多，硬化性越高，但耐蝕性下降。

馬氏體不銹鋼在冷加工前要進(jìn)行退火，以消除內(nèi)部應(yīng)力和調(diào)整316不銹鋼管。C 含量高的馬氏體不銹鋼中有一次碳化物和二次碳化物，所以冷加工困難，有時(shí)要進(jìn)行溫加工或熱加工。

1.4 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼是具有奧氏體和鐵素體兩種316不銹鋼管的不銹鋼，因此，其特性介于奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼之間。調(diào)整鋼中的奧氏體量和鐵素體量的比例，可以改變雙相不銹鋼的各種特性。雙相不銹鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度高，所以冷加工時(shí)，要求高的加工應(yīng)力。雙相不銹鋼的加工硬化性小于通常的奧氏體不銹鋼。

1.5 析出硬化不銹鋼

析出硬化不銹鋼是在對(duì)鋼進(jìn)行固溶處理后，使Al、Ti、Cu 等元素的化合物在基鋼上析出、發(fā)生硬化的不銹鋼。析出硬化不銹鋼的硬化熱處理溫度低于馬氏體不銹鋼，所以熱處理變形和氧化鐵皮的問題不嚴(yán)重。此外，析出硬化不銹鋼的耐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼。析出硬化不銹鋼用于軸類部件、渦輪機(jī)部件、彈簧等。

SUS630 在固溶狀態(tài)下是馬氏體316不銹鋼管，所以冷加工受到制約。而SUS631 在固溶狀態(tài)下是柔軟的奧氏體316不銹鋼管，所以容易進(jìn)行加工。

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典型的不銹鋼鋼絲制造工藝

圖2 奧氏體不銹鋼鋼絲的生產(chǎn)流程

圖2是奧氏體不銹鋼鋼絲的生產(chǎn)流程，圖3是馬氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼鋼絲的生產(chǎn)流程。以下對(duì)各工序的目的進(jìn)行說明。

圖3 馬氏體不銹鋼鋼絲和鐵素體不銹鋼鋼絲的生產(chǎn)流程

2.1 熱處理

1）固溶處理

固溶處理的目的是，將奧氏體不銹鋼線材熱加工時(shí)，析出的Cr 碳化物和σ 相等固溶在奧氏體內(nèi)，獲得均勻的316不銹鋼管。通過再結(jié)晶軟化和內(nèi)應(yīng)力消除，使鋼的延性、韌性、耐蝕性、耐熱性得到恢復(fù)。如果固溶處理后，Cr 碳化物在晶界上析出，晶界附近形成貧Cr 區(qū)，成為晶界腐蝕的原因，降低鋼的耐蝕性和加工性。

2）光亮退火處理

不銹鋼冷加工引起的應(yīng)變誘發(fā)馬氏體，使鋼硬化、韌性下降、并且使耐蝕性不良。如果鋼中殘留內(nèi)部應(yīng)力，會(huì)產(chǎn)生時(shí)效裂紋、腐蝕裂紋和殘留應(yīng)力釋放導(dǎo)致的變形。因此，要將應(yīng)變誘發(fā)馬氏體返回為奧氏體，消除內(nèi)應(yīng)力。在氫氣或惰性氣體氣氛中進(jìn)行退火，不使不銹鋼因熱處理失去金屬光澤的退火處理叫做光亮退火處理。

3）退火處理

為了對(duì)馬氏體線材進(jìn)行冷加工，必須對(duì)線材進(jìn)行退火軟化處理。退火處理有完全退火和低溫退火（消除應(yīng)變退火）。完全退火是將退火材料加熱到高于轉(zhuǎn)變點(diǎn)50℃-100 ℃的高溫區(qū)，并進(jìn)行充分均熱，然后緩慢冷卻，使碳化物成球狀均勻析出在基鋼上。碳化物球化不充分時(shí)，不能使鋼充分軟化，在后續(xù)的冷加工中，會(huì)產(chǎn)生裂紋和淬火回火后硬度不均勻。完全退火需要在高溫下長(zhǎng)時(shí)間保溫，而低溫退火加熱溫度低，退火所需要的時(shí)間短。低溫退火的目的是使材料軟化，以便進(jìn)行冷加工，鋼的316不銹鋼管沒有大的變化。

鐵素體不銹鋼線材經(jīng)熱處理后，硬度幾乎沒有變化。所以鐵素體不銹鋼線材的熱處理基本上都是退火。退火的目的是316不銹鋼管均勻化、完全軟化、提高耐蝕性和韌性。如果鐵素體不銹鋼線材的處理溫度高于正確的退火溫度，則會(huì)發(fā)生晶粒顯著粗大、發(fā)生脆化。對(duì)于鐵素體不銹鋼線材來說，晶粒度是重要的質(zhì)量指標(biāo)。

2.2 酸洗（除鱗）

不銹鋼的氧化鐵皮致密而堅(jiān)固、化學(xué)成分復(fù)雜。不銹鋼的化學(xué)除鱗方法一般采用鹽酸、硫酸、硝酸、氫氟酸以及鹽浴處理相組合的處理方法。其中奧氏體不銹鋼的耐酸性很強(qiáng)，一般用氟硝酸處理。機(jī)械除鱗方法有噴丸、輥壓彎曲、研磨等方法。機(jī)械除鱗方法不需要廢酸處理設(shè)備，并且可以在熱處理作業(yè)線或拔絲作業(yè)線上率除鱗。所以考慮到環(huán)保因素，采用機(jī)械除鱗的實(shí)例不斷增加。

2.3 皮膜處理

為減小線材與拔絲模具的摩擦力、防止鋼絲表面缺陷的發(fā)生和防止模具磨損，需要對(duì)線材表面進(jìn)行皮膜處理。皮膜的種類有樹脂皮膜、水溶性皮膜和草酸皮膜。過去，多采用將四氯乙烯作為溶質(zhì)的氯系樹脂皮膜。為了控制揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，改用水溶性皮膜。高強(qiáng)度線材高加工率時(shí)，使用草酸皮膜。草酸皮膜可以耐高壓力和加工發(fā)熱，防止熱粘結(jié)的發(fā)生。

2.4 拔絲加工

不銹鋼等高強(qiáng)度線材拔絲時(shí)，如果模具的耐久性不良，模具就會(huì)產(chǎn)生桔皮狀粗糙和磨損，從而導(dǎo)致鋼絲表面產(chǎn)生桔皮狀粗糙和表面缺陷。因此，不銹鋼拔絲模具一般使用金剛石模具。

在對(duì)不銹鋼進(jìn)行冷拔絲時(shí)，不僅要考慮模具材質(zhì)對(duì)拔絲的影響，而且要考慮模具孔型、接近角角度以及潤(rùn)滑油對(duì)拔絲的影響。在冷拔絲過程中，要觀察潤(rùn)滑劑薄片的狀況和拔絲產(chǎn)生的廢料情況，根據(jù)觀察結(jié)果選用適宜的潤(rùn)滑劑。

觀察時(shí)的判斷標(biāo)準(zhǔn)是：拔絲材料是否出現(xiàn)桔皮狀粗糙；拔絲材料是否被潤(rùn)滑皮膜覆蓋，是否有金屬光澤；潤(rùn)滑劑薄片的形狀、大小、顏色是否發(fā)生變化；拔絲產(chǎn)生的廢料量是否不斷增加。

潤(rùn)滑劑薄片從模具出口出來時(shí)，應(yīng)是紙片狀細(xì)長(zhǎng)地連續(xù)產(chǎn)生，并且在連續(xù)拔絲的情況下，逐漸變小，呈粉末狀。潤(rùn)滑狀態(tài)不良時(shí)，潤(rùn)滑劑發(fā)生碳化、顏色變黑。拔絲產(chǎn)生的廢料與潤(rùn)滑劑熔融為一體成為固化物。這種固化物大量殘留在模具入口時(shí)，會(huì)影響潤(rùn)滑劑進(jìn)入模具，使?jié)櫥饔蔑@著下降。

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結(jié)語

今后對(duì)不銹鋼鋼絲制造的要求是進(jìn)一步提率、降低成本。提高拔絲速度是提高不銹鋼鋼絲生產(chǎn)效率的有效方法。為了不降低不銹鋼鋼絲的韌性，需要對(duì)鋼絲進(jìn)行強(qiáng)化冷卻以及提高皮膜和潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑性。

在環(huán)境保護(hù)方面，為減少廢酸和處理淤泥的量，應(yīng)進(jìn)行廢酸回收和處理淤泥有效利用的研究，進(jìn)一步應(yīng)拋棄用酸清洗和除鱗的傳統(tǒng)除鱗方法，推廣機(jī)械除鱗工藝。

節(jié)歸來，國(guó)內(nèi)鋼坯市場(chǎng)再次上演瘋狂上漲行情，與節(jié)前相比，各地鋼坯平均上漲幅度將近300元(噸價(jià)，下同)，據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)顯示，截止到2月15日，唐山地區(qū)低合金方坯價(jià)格為3270元，普碳方坯3090元，均比年前上漲280元，盡管近兩日價(jià)格漲勢(shì)已經(jīng)暫緩，但這一價(jià)格還是再次創(chuàng)出近年來的鋼坯價(jià)格新高點(diǎn)，也是近期成品材市場(chǎng)316不銹鋼管有力的價(jià)格支撐。

事實(shí)上，去年鋼材市場(chǎng)瘋狂的春季行情恰恰是從鋼坯開始的，在鋼坯的“作妖”之下，2016年春季的鋼材市場(chǎng)如開掛一般扶搖直上，拉開整個(gè)2016年的鋼市行情大戲。如今，春節(jié)假期歸來，又是鋼坯先行，雖然成品材市場(chǎng)價(jià)格跟進(jìn)比不上鋼坯，但在年前已經(jīng)大漲一輪的前提下，鋼價(jià)尚能繼續(xù)保持上漲，不得不說是得到了鋼坯大漲的有力支撐。

不過，在鋼坯價(jià)格再次創(chuàng)下新高之后，是會(huì)將這樣的瘋狂行情繼續(xù)下去，還是會(huì)遭遇“倒春寒”，在快速上升之后迎來快速回落?在預(yù)測(cè)之前，可以對(duì)近期鋼坯上漲因素做出大致的分析。

316不銹鋼管或許應(yīng)該歸結(jié)為市場(chǎng)信心的恢復(fù)，大幅上漲的鋼材社會(huì)庫存就是佐證，春節(jié)歸來，鋼材社會(huì)庫存大增，與此同時(shí)，鋼廠庫存卻開始下降，說明市場(chǎng)對(duì)后期信心較為充足，