不锈钢护栏材料的发展
制作不锈钢护栏的不锈钢经过近百年的研制和开发已形成一个有 300 多个牌号的系列 化的钢种。 特殊钢体系中不锈钢性能独特， 应用范围广， 起其它特殊钢无法代替的作用 , 不 锈钢是 20 世纪重要发明之一。 而不锈钢几乎可以涵盖其它任何一类特殊钢。 投放市场以来 很受欢迎，抗菌不锈钢具有不锈钢优点和良好的抗菌性能。厨房设备、食品工业的工作台及 器皿、医疗器械、日常生活中的餐具及挂毛巾支架，冷藏柜的托架等领域全面推广使用，公 共场所的一些设施如公交汽车的扶手、楼梯扶手、电话亭、不锈钢护栏等为杜绝交叉感染也 应试用抗菌不锈钢。尽管 1984 年公布国家规范 GB1220-84 不锈钢棒》时，国内不锈钢 的生产与应用相对滞后。将 1Cr18Ni9Ti 列为不推荐使用牌号，但 1Cr18Ni9Ti 主导地位并 没有变化。直到 1995 年，随着国民经济的发展，特别是合资企业的介入，国内市场与国 际市场逐步接轨，短短 5 6 年时间，国奥氏体不锈钢已完成从含钛稳定化钢向低碳和超低 碳 钢 的 过 渡 。 目 前 除 少 数 激 进 产 业 仍 使 用 1Cr18Ni9Ti 外 ， 304 0Cr19Ni9 和 316 0Cr17Ni12Mo 已成为不锈钢的主导牌号。发展含氮不锈钢 2 以氮代碳。如增加奥氏体稳 定性，奥氏体不锈钢中氮和碳有许多共同特性。能有效提高钢的冷加工强度等。提高碳含量 会降低不锈钢的抗晶间腐蚀性能， 氮与铬的亲和力要比碳与铬的亲和力小， 奥氏体钢很少见 到 Cr2N 析出。因此，加适量的氮能在提高钢的强度和抗氧化性能的同时，不降低不锈钢 的抗晶间腐蚀性能。以氮代碳，开发含氮不锈钢已成为热门话题。 加入镍和碳能减少其溶解度。大气冶炼条件下，氮在钢中的溶解度有限（ <0.15% 加入铬 和锰能提高其溶解度。氮通常以 Cr-N 或 Mn-N 合金形式加入钢中，但回收率很难准确控 制，一般认为氮含量超过 0.2% 对冶炼操作极为有利。氩 - 氧精炼，加压电渣熔炼，平衡 压力浇铸等技术的发展和应用，使准确控制钢中氮含量，用氮来控制钢中的组织成为现实。 近期研究效果标明，适当调整不锈钢成分，特别是铬与锰的配比，能将钢中的氮含量稳定在 0.4% 左右，近年来，美国和日本标准（ ASTM A580 和 JIS G4309 先后增加了 304N 0Cr19Ni9N 316N 0Cr17Ni12Mo2N XM-19 0Cr22Ni12Mn5Mo2N XM-31 1Cr18Mn15N XM-10 0Cr20Ni7Mn9N XM-11 00Cr20Ni7Mn9N XM-28 1Cr18Ni2Mn12N XM-29 0Cr18Ni3Mn13N 和 S28200 1Cr18Mn18MoCuN 共 9 个含氮牌号。 1. 开发和推广 200 系列不锈钢 德国人首先研制出以锰一氮代替局部镍的不锈钢。 20 世纪 50 年代美国人因为同样理由， 二战期间镍供应严重缺乏。经深入研究，将锰一氮代镍钢定型，开发了高锰系列奥氏体不锈 钢，即 200 系列不锈钢。 铬资源也不丰富，国镍资源匮乏。以锰 - 氮代镍，开发和推广 200 系列不锈钢不只可以降 低不锈钢本钱，还有深远的战略意义。印度在 200 系列不锈钢推广应用方面走在世界的前 列，目前全世界 200 系列钢 70% 以上是印度生产的值得我借鉴。 资料利息显著降低。 但降低镍后， Cr-Mn-Ni 系列不锈钢罕见牌号的化学成分如表 1 200 200 系列钢以锰 - 氮代镍。为坚持奥氏体组织必需有足够高的锰、碳和氮来增加镍当量，因此 造成 200 系列钢具有以下特性：① 固溶处理后的抗拉强度偏高， 一般为 800 1100Mpa 而 且无法将抗拉强度降下来。 ② 冷加工硬化率急剧上升，冷加工强化系数 K>15 加工难度 大，过程利息增加。 ③ 200 系列钢具有优良的耐磨性能。 ④ 200 系列钢弯曲成形、冷镦 和冲压性能较差。 ⑤传统的 200 系列钢，对晶间腐蚀很敏感，而且加稳定化元素也无法改 变其敏感性。 ⑥部分钢（如 205 2Cr15Mn15Ni2N 等）由于其稳定奥氏体元素含量相对比 304 高，抗磁性能优于 304 鉴于上述特性， 201 202 和 205 等钢丝主要用于制作弹簧、

筛网和精密轴等。 2.奥氏钢的演变 每年消耗的不锈钢中约有 70% 奥氏体不锈钢，发达国家。尽管我国消费水平不高，奥氏体 不锈钢的消耗量也达到总消耗量的 65% 左右。 所以看不锈钢牌号发展动向首先要看奥氏体 不锈钢的动向。 限于当时的冶金设备水平， 早期的研究者已发现碳是造成奥氏体不锈钢晶界腐蚀损坏的主要 原因。很难将碳控制到 0.03% 以下，最终想出了钢中加入 Ti 和 Nb 使其优先与碳反应， 生成 TiC 和 NbC 将碳固定住的方法，防止碳在晶界析出生成 Cr23C6 造成晶间腐蚀。由 于 Nb 利息很高，直到七十年代中期，含 Ti 稳定化钢 1Cr18Ni9Ti 仍在不锈钢中占主导地 位。 连铸坯外表质量很难过关。采用模铸，1Cr18Ni9Ti 钢水粘稠。钢锭外表质量不好，必需进 行剥皮修磨，成材率很低。废品钢材含有 TiN 夹杂，纯真度低，外表抛光性能差，拉细丝 断头多。 20 世纪 60 年代末期，不锈钢冶炼技术取得了突破性进展，广泛采用 AOD 和 VOD 法炼钢， 降低不锈钢中的碳不再歉鑫侍饬恕 E 贰 ⒚ 馈 ⑷ 盏裙ひ捣⒋锕 蚁群罂 ⒘ 艘幌盗械吞己统 吞几郑 琓 i 稳定化钢逐步被低碳和超低碳钢所取代。七十年代，美、日等 国已将 1Cr18Ni9Ti 从规范中淘汰，尽管保存了 0Cr19Ni11Ti 321 但其产量仅占总量的 0.7 1.5% 顺利地完成了从含钛稳定化钢向低碳和超低碳钢的过渡。 改善钢的冷加工和冷顶锻性能，为提高 200 系列钢在各种介质中的耐蚀性能。达到用 200 系列钢代替 304 目标，近年来主要从以下几方面着手开发新牌号。 ① 以氮代替碳，稳定 奥氏体、提高强度同时提高耐蚀性能，如 204 211 216 ②适量添加 Mo Nb 等元素，改善 钢的抗点蚀、晶间腐蚀和抗应力腐蚀性能，如 216 223 ③ 加铜降低钢的冷加工硬化率，改 善冷顶锻和冷成形性能，如 204Cu 211 223 美国冶金学家、 ASTM 会员约翰 o 迈杰，用 204Cu 代替 304 研究效果尤其令人鼓舞。 发现随 Cu 含量增加钢的屈服强度和抗拉强度稳步下降，迈杰在改型 201 C=0.03% Mo=0.2% 钢基础上分别添加 1% 2% 和 3% 铜。如表 2 但其冷加工硬化率显著降低。从图 2 可以看出，204Cu 由于含 3%Cu 软化处置后的抗拉 强度已与 304 接近。冷拉减面率≤ 45% 时， 204Cu 冷加工硬化趋势基本与 304 和 304FQ 304M 相近，减面率 >45% 时， 204Cu 冷加工硬化率明显低于 304 取 304 204Cu 和改型 201 钢丝 ф 3.5mm 同样条件下进行冷顶锻试验试。