询问工程师：奥氏体不锈钢

通用且坚韧的奥氏体不锈钢——即使在低温或高温下

不锈钢因其耐生锈而被称为“不锈钢”。钢中含有一定比例的铁和碳：添加元素铬会将其从钢转变为不锈钢。从这三个基本元素开始，冶金学家创造了种类繁多的不锈钢。合金中的金属类型、合金化说明、热处理和后期制作工作都在每个等级的描述中。这些规格分为四种主要的子类型：奥氏体、铁素体、马氏体和双相。所有这些都是有用的，但奥氏体钢因其卓越的实用性而脱颖而出。 70%的不锈钢制品由奥氏体不锈钢制成。

铬通过快速氧化使不锈钢耐腐蚀。这形成了密封或“钝化层”，保护铁基金属不生锈。奥氏体不锈钢具有额外的合金元素镍，使其具有强度和延展性。

奥氏体不锈钢的特性

奥氏体不锈钢具有许多有用的特性：

• 高度耐腐蚀
• 耐用
• 可成型
• 可焊接
• 在低温下不会变脆
• 比其他不锈钢类型更大的热强度范围
• 比马氏体和铁素体不锈钢具有更大的热膨胀性
• 热导率低于马氏体不锈钢
• 通常无磁性；冷加工时有轻微的磁性

这些特性使奥氏体不锈钢具有多种用途，是许多应用的理想选择，包括厨房和食品加工设备、实验室和医院、外部场地家具和覆层、烤箱和熔炉、热交换器等。商业上常见的300系列，包括常见的304和316牌号，都是奥氏体钢。

奥氏体钢因其分子结构而具有这些有用的特性。然而，在钢中产生和维持奥氏体分子是昂贵的。因此，这些钢只用于需要增强其性能的地方。

奥氏体显微组织

当金属从熔融状态冻结时，它们会结晶并形成以晶格相互连接的晶粒。这种晶体结构决定了金属的许多机械性能。

影响这种微观结构的因素有很多：晶格内的材料、金属的温度和冷却速度，以及金属是否经过热处理。奥氏体合金有一种叫做“面心立方微观结构”的东西。这个格子是由密集的细胞组成的。面心奥氏体分子仅在铁处于熔融状态时出现在低碳钢中。当冶金学家在合金中添加镍时，即使金属冷却，这种结构也能保持。

面心立方结构在单元的每个角落都有原子，在立方体的每个面的中心都有原子。正是每个立方体表面的原子赋予了奥氏体钢的特性。每个细胞的原子密度赋予它强度。许多其他形式的钢和不锈钢的结构更松散，每个面的中心没有原子。

奥氏体不锈钢是无磁性的，因为细胞中的每个原子都可以找到一对带相反电荷的原子。

奥氏体不锈钢：适用于低温

面心立方结构在极端温度下更坚固，因为每个单元的额外原子强度更高。

奥氏体不锈钢是唯一在低温应用中不会变脆且不易断裂的不锈钢类型。即使低于 -292°F，这种材料也能保持其韧性和伸长率。受到撞击时，分子可以相互滑过而不会破碎。

相比之下，体心立方结构通常表现出“转变”温度，如果受到机械应力，材料会在低于该温度时破碎。这称为低温脆化。

耐热性或耐热性

当金属被加热时，它们会软化，直到达到它们的熔点。软化较慢的那些具有较大的热强度。奥氏体不锈钢在 900–1000°F 之间开始失去强度，但不像其他不锈钢类型那么快。两种类型的马氏体不锈钢和铁素体不锈钢的连续使用温度在 1300–1500°F 之间。奥氏体 310 不锈钢的最高连续使用温度为 2100°F。

金属的复杂性

金属从其原子晶格的形成中获得其独特的材料特性。这些晶粒受到金属生产的许多不同方面的影响。

当铁与碳合金化时，就会产生钢，产生一种坚固、延展但不易生锈的合金。添加铬有助于形成钝化氧化层并防止生锈。当在 1,674–2,541°F 之间进行热处理时，碳会渗透到晶格中，不锈钢现在具有更大的延展性和强度。在室温下保持这种结构的唯一方法是在合金中加入镍和/或锰。这些添加物为面心立方晶胞提供了化学支架。有了所有这些元素，奥氏体不锈钢就形成了：无磁性、耐热和耐冷、延展性和可焊接性。

弹性奥氏体不锈钢可在许多工业环境中继续工作。它们的机械性能使它们成为迄今为止不锈钢牌号中最受欢迎的选择。然而，添加镍和锰使奥氏体钢更加昂贵：新的双相钢，将奥氏体和铁素体交错，往往具有两者的一些特性。它们是在非极端环境中获得一些奥氏体钢优势的更便宜的方法。然而，对于低温应用以及锅炉、热交换器和蒸汽管道等热密集型应用，奥氏体不锈钢仍将是最受欢迎的选择。