在本指南中：
不锈钢是一大批耐铁的金属合金的常见名称。与其他铁合金不同，不锈钢具有稳定的钝化层，可保护其免受空气和水分。这种耐压使其成为许多应用的良好选择，包括室外，水，食品服务和高温用途。
不锈钢是怎么制成的?
不锈钢可以铸造或锻造。主要区别在于如何形成到最终产品中。铸造不锈钢通过将液态金属倒入具有特定形状的模制容器中制成。不锈钢在钢厂开始，连续脚轮在铸锭，盛开，坯料或板坯中制造不锈钢。然后必须通过进一步的工作来塑造这些原料制造材料。使用滚动或锤击技术重新加热并重新加工。
锻造不锈钢产品比铸造不锈钢产品更常见。
铸造不锈钢物体通常由铸造厂或在铸造厂的监督下完成。如果它们是大产品的一个小部件，则铸件可以到其他工厂进行组装。锻造不锈钢是从一家钢铁厂生产的但被转变为另一家工厂的最终产品。
什么是不锈钢制成的？
像所有的钢一样，不锈钢一开始是铁和碳的混合物。这类合金的不同之处在于，不锈钢的铬含量也至少为10.5%。这种元素使不锈钢具有抗氧化的特性。当不锈钢暴露在大气中时，铬与氧结合形成一种薄而稳定的金属钝化铬（III）氧化铬（CR2O3.）。钝化层保护内钢免受氧化，并且如果表面被划伤，则快速改造。
钝化层与电镀层不同。有些金属被镀上锌、铬或镍，以作表面保护。在这种情况下，一旦划痕渗透到镀层上，涂层的好处就消失了。不锈钢内部的铬提供了更多的表面保护。当它暴露在空气中时，就会产生钝化膜。因此，即使不锈钢被深深地划伤，钝化层也会自愈。
(铬含量至少为10.5%)
铁素体合金
铬
（10.5-18％）
碳
(0.08 - -0.15%)
马氏体合金
碳
(0.10 - -1.2%)
+铬(12 - 18%)
奥氏体合金
+铬(16%)
+镍（8 +％）
双工合金
19 + +铬(%)
+钼
+少量镍
沉淀硬化合金
+铬
+镍
+铜和/或其他元素
生产可能涉及淬火或空气硬化。
可含有钼，钛或铜。
一般含有钼、铜或其他合金元素。
生产必须涉及热处理技术。
不锈钢类型
有几个不锈钢“族”。这些家庭中的每一个都有不同的铁，铬和碳比例。有些是其他元素，如镍，钼，锰或铜。这些钢的性质因含量而异，使得这是一种通用的合金组。
不锈钢等级
等级暗示了一种特殊不锈钢的种类。最常见的成绩是:
- 铁素体不锈钢:430,444,409,430
- 奥氏体不锈钢:304,302,303,310,316,317,321,347
- 马氏体不锈钢:420,431,440,416
- 双相不锈钢：2304,2205
有时，工程师会在同一系列的合金中进行选择，就像两种流行的商业牌号奥氏体不锈钢，304与316。但是，这并不总是如此。汽车排气系统通常会选择304年和409年。烧烤烤架可显示为304或430。
不锈钢机械性能
选用不锈钢通常是因为它耐腐蚀，但也因为它是钢而选用它。诸如强度、屈服、韧性、硬度、加工硬化反应、可焊性和耐热性等性能使钢成为工程、建筑和制造中非常有用的金属，特别是考虑到它的成本。工程师在决定等级之前要考虑不锈钢的工作负荷和大气条件。
拉伸性能
通过拉动测量金属的拉伸性能。将代表性的拉伸棒进行拉力，也称为拉伸载荷。在发生故障时，测量拉伸强度，屈服强度，伸长率和降低区域。
硬度
硬度是钢来抵抗压痕和磨损的能力。两个最常见的硬度测试是布氏硬度和洛氏。在布氏试验中，用标准载荷将一个小淬硬钢球压入钢中，并测量产生压痕的直径。罗克韦尔测试测量压痕的深度。某些金属的硬度可以通过冷加工提高，也称为加工硬化。在某些金属中，通过热处理可以提高硬度。
韧性
韧性是钢在极局部应力作用下塑性屈服的能力。韧性钢具有抗裂性，因此在工程应用中，韧性是一种非常理想的质量。韧性的水平是用动态测试来确定的。在试样棒上开槽以确定应力位置，然后由摆动的钟摆击打。打破样品棒所吸收的能量，用钟摆损失的能量来衡量。硬金属吸收的能量更多，而脆金属吸收的能量更少。
铁素体
铁素体不锈钢含有铁、碳和10.5-18%的铬。它们可能含有其他合金元素，如钼或铝但通常用量很小。它们具有体心立方(BCC)晶体结构，与环境温度下的纯铁相同。
由于它们的晶体结构，铁素体不锈钢磁性。它们相对低的碳含量产生相应的低强度。铁素体类型的其他弱点包括可焊接性差，耐腐蚀性降低。然而，由于其优越的韧性，它们是理想的工程应用。铁素体不锈钢通常用于车辆排气管，燃料管线和建筑装饰。
奥氏体
奥氏体不锈钢具有面向中心的立方（FCC）晶体结构，由铁，碳，铬和至少8％的镍组成。由于它们的高铬和镍含量，它们非常高耐腐蚀和非磁性。像铁素体不锈钢一样，奥氏体不锈钢也不能通过热处理硬化。然而，它们可以通过冷加工硬化。奥氏体不锈钢的高镍含量使其能够很好地在低温下使用。
两种最常见的不锈钢——304和316——都是奥氏体级别的。奥氏体不锈钢的普及背后的主要驱动力是它们易于成形和焊接，这使它们成为高效制造的理想材料。奥氏体不锈钢有许多亚类，其含碳量变化很大。通过添加钼、钛和铜等合金元素，可以进一步调节性能。奥氏体不锈钢经常被用于生产厨房水槽、窗框、食品加工设备和化学容器。它们也通常用于户外场地的家具，如长凳，不锈钢系柱和自行车架。
马氏体
马氏体不锈钢具有以体为中心的四方（BCT）结构。它们含有12-18％的铬，具有比奥氏体或铁素体不锈钢钢的碳含量（0.1-1.2％）。与铁素体BCC结构一样，BCT是磁性的。马氏体不锈钢在钢材强度比其可焊性或耐腐蚀性更重要的情况下非常有用。主要区别是由于其高碳含量，马氏体不锈钢可以通过热处理硬化。这使得它们有助于许多应用包括航空航天零件，餐具和刀片。
双工
双相不锈钢是最新的不锈钢类型。它们比奥氏体不锈钢含有更多的铬(19-32%)和钼(高达5%)，但镍明显较少。双相不锈钢有时被称为奥氏体-铁素体，因为它们具有铁素体和奥氏体的混合结晶结构。在双相不锈钢中，奥氏体和铁素体相的大致混合使其具有独特的优势。它们比奥氏体牌号更抗应力腐蚀开裂，比铁素体牌号更坚韧，大约比任何一种纯牌号都强两倍。双相不锈钢的主要优点是在氯化物暴露的情况下，耐蚀性等于或超过奥氏体等级。
双相不锈钢也非常具有成本效益。双相不锈钢的强度和耐蚀性是用比等效奥氏体牌号更低的合金含量来实现的。双相不锈钢通常用于生产海水淡化和石化工业中暴露于氯化物的部件。它们也用于建筑和建筑工业的桥梁、压力容器和拉杆。
降水硬化
沉淀硬化不锈钢可以具有一系列晶体结构，但是它们均包含铬和镍。它们的常见特性是耐腐蚀性，易于制造，并且具有低温热处理的极高拉伸强度。
奥氏体沉淀硬化合金大多已被高强度高温合金所取代。然而，半奥氏体沉淀硬化不锈钢继续用于航空航天应用，甚至应用于新的形式。马氏体沉淀硬化不锈钢比普通马氏体钢更强，经常用于生产棒材、棒材和线材。
不锈钢的分子显微结构
当金属从熔融状态冻结出来时，它们会结晶并形成晶粒。这种晶体结构决定了金属的许多机械性能。很多因素都会影响这一点微观结构。
合金中的原子类型由于这些原子类型形成的分子而改变结构。每种材料的百分比也决定了原子形式的安排。
温度对金属晶格的形状具有深远的影响。不同的结构开始在特定温度下形成。合金具有相表，其展示了不同温度下常见类型的颗粒以及不同百分比的重要元素。
我们的铁碳相图说明了温度和碳对钢中晶粒形成的影响。它显示了铁的形成的三个阶段:
- 铁素体或α铁(α)是在912℃以下形成的标准晶粒。
- 奥氏体或γ铁(γ)具有更致密的晶粒晶体，出现在912-1394°C之间。
- 在1395℃以上的加热中形成δ铁（δ），在铁转向液体1538℃之前。三角洲铁相更与α-铁或铁氧体相比。
碳的加入影响了钢的基本颗粒结晶、稳定和相互作用的方式。温度影响碳被吸收的方式。高温奥氏体相中充满了碳，金属分子密集堆积。在其他温度下，碳不会全部被吸收。它创造了其他的分子结构。例如，铁碳合金通常含有铁3.C渗碳分子。在纯净形式中，胶铁石被归类为陶瓷：它是难以脆的，并且它将这些属性赋予最终金属。石墨也可以在分子水平形成。该石墨的形状会影响金属在撞击时的表现方式。圆形石墨结节可以在击中时互相滑动，变形但不捕捉。相比之下，在撞击时，具有大量成薄石墨石墨的金属可以沿薄片边界剪切。金属被冷却多快，以及是否被热处理或工作，也影响晶粒尺寸和形状。
奥氏体钢是指具有γ-铁的奥氏体晶格的钢。在铁碳相图上，这种晶格通常是在高温下发现的。然而，加入镍和/或锰可以在钢冷却时保留奥氏体。奥氏体组织称为“面心立方”。面心立方分子赋予金属特殊的特性。
体心与面心立方的微观结构
金属是由分子晶格制成的晶体。格子的每个细胞由原子组成。每个晶格细胞中的原子数，以及它们如何相互连接，改变该晶格在应变下的表现方式。基本格子是原始的，以体为中心的，以居中为中心。
原始的立方
- 该原始立方体中的每个原子位于细胞的一角。每个原子都是晶格中的连接点。
- 每个角落的原子都与周围的细胞共享。因此，每个原子都是8个相邻立方体的一部分。
- 单细胞总共包含一个原子。因为每个角落的原子都与8个相邻的立方体共享，所以每个原子只有1/8在原始细胞中。
每个角原子8×1/8片= 1个原子总数。
体心立方(BCC)
- 就像原始的立方体一样，细胞的每个角落都有原子。
- 此外，一个原子位于细胞的中央。这个原子不为其他细胞所共享:晶格上有8个细胞，只有一个与原子相连。
- 单位细胞共包含2个原子:
8个原子x 1/8共享一个原子，就像在原始的立方结构中一样，加上中心的原子。 - α铁(铁素体)和δ铁都是BCC金属。
面心立方(FCC)
- 面心立方结构在细胞的每个角落都有原子，另外在每个面的中心都有一个原子。
- 以“面”为中心的原子只与两个细胞共享，因此每个细胞贡献了1/2个原子的价值。
- 单位细胞总共包含4个原子：
8个原子x 1/8占角落原子，6个原子x 1/2占面心原子。 - γ-铁(奥氏体)是一种FCC金属。
没有镍或锰的钢，在1,674-2,541°F之间达到稳定的面对立方（FCC）结构。在这些温度下，钢中的碳渗透了每个细胞。
然而，这种钢，以常规（未充分）的方式冷却，将成为铁素体和以体为中心的立方（BCC）。它不会维护FCC结构。
与密度较大的FCC结构相比，BCC晶格更容易受到某些类型的机械应变的影响。它们每个细胞中维系晶格的原子数量并不相同。即使在室温下，保持FCC结构也有助于保持其额外的强度。这通常是通过向合金中添加额外的元素来实现的。
铁素体、奥氏体、马氏体及双相钢的显微组织
铁素体钢是一个普通的BCC钢。在低温温度下变得脆，在升高的温度下快速失去强度，并且是磁性的。这些属性是由于身体中心的立方（BCC）形式。
在每个“松散”包装的BCC电池中，并非所有电子都能够找到和与相对旋转的电子对配对。这是创造铁素体钢的磁性的无附加的电子。只有两个原子增加了每个细胞的强度，铁素体钢也更容易破裂，特别是在热或冷环境中。
奥氏体钢由于合金中添加镍，在室温下是FCC。即使在低温温度下，奥氏体钢也比FCC更韧性。它具有更多的热力。它也不是磁性的。这些属性是由于其面对面的（FCC）形式。
所有格子都有“滑动系统”，或剪切线，当夹具时，晶格可以在没有撕裂的细胞的情况下滑动。立方格格子有很多对称性，因此更加滑坡。也许是违反直接的，较密集的FCC晶体具有比松散填充的BCC晶体更多的剪切线。密集的晶体更容易互相滑动。每个电池具有更高的原子重量和强度，更容易保持在一起。
微观水平的塑性变形支持宏观水平的材料的延展性。这就是为什么面对面的立方体结构中有更广泛的弹性。在拉伸时，铁素体结构更可能破碎冲击或骨折，特别是在挑战环境中。
奥氏体不锈钢是唯一一种在低温应用中不会变脆和容易断裂的不锈钢。奥氏体钢的大部分韧性和延伸率即使低于-292°F。低温脆化是铁素体钢和双相钢的特点。在过渡温度之后，它们在应力作用下很可能碎裂。
马氏体钢材是另一种钢材，表面有非常不同的纹路。这些钢没有简单的立方组织。马氏体是通过淬火形成的:表面的快速冷却。环境的冲击导致晶格在冻结时隆起。马氏体组织在应变作用下呈体心四角形，排列不均匀。这使得马氏体表面更硬，但它们也更脆，即使在室温下。
双工钢对不锈钢品种的补充是一种相对较新的补充。这些钢具有微观结构的混合。铁氧体和奥氏体的交织层给出了两者的最终材料特性。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢所需的镍和/或锰的较低百分比降低了成本。
不锈钢的保养和保养
虽然不锈钢是防锈的，它并不渗透。其耐腐蚀性基于其钝化层，其可以化学扰乱。保持水分和铁沉积物的盐，酸，刮擦可能导致不锈钢变得容易生锈。
安装不锈钢时必须小心：钢工具可以通过留下使表面易受伤害的铁沉积物来改变钢的表面化学。应清洁与钢接触的任何地方。应该避免可能保持水分的深刻划痕。
维护不锈钢表面并不难，但如果钢暴露在碰撞、划痕、盐、铁或其他化学物质下，应定期进行。户外场地的家具应每年维修两次。
清洁不锈钢的方法取决于手的问题类型。不同类型的标记是必需的不同策略。我们深入的清洁帖描述褪色、生锈、油污、指纹、水泥或石灰石的处理步骤。它有利于快速处理腐蚀。如果发现的早，WD-40或其他润滑剂可能是所有的必要除去锈。
通过适当的维护和护理，不锈钢的性能使它如此吸引人-钢的韧性结合铬的耐腐蚀和光泽-可以继续是一个无应力资产多年。
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