[科普中国]-特殊性能钢

特殊性能钢具有特殊物理或化学性能，用来制造除要求具有一定的机械性能外，还要求具有特殊性能的零件。其种类很多，机械制造中主要使用不锈耐酸钢、耐热钢、耐磨钢。不锈耐酸钢包括不锈钢与耐酸钢。能抵抗大气腐蚀的钢称为不锈钢。而在一些化学介质（如酸类等）中能抵抗腐蚀的钢称为耐酸钢。

不锈耐酸钢通常也将这两类钢统称为不锈钢。一般不锈钢不一定耐酸，而耐酸钢则一般都具有良好的耐蚀性能。

不锈钢的钢号前的数字表示平均含碳量的千分之几，合金元素仍以百分数表示。当含碳量≤0.03%及≤0.08%者，在钢号前分别冠以“00”或“0”，例如不锈钢3Cr13的平均含碳量为0.3%、铬≈13%；OCr13钢的平均含碳量≤0.08%、铬≈13%；OCr18Ni10钢的平均含碳量≤0.03%、铬≈18%、镍≈10%1。

常用分类马氏体不锈钢常用马氏体不锈钢含碳量为0.1-0.45%，含铬量为12-14%，属铬不锈钢。随着钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度、耐磨性提高，但耐蚀性则下降。为了提高耐蚀性及机械性能，这类钢最后热处理是淬火和回火。它在空气中可淬硬，但一般仍用油冷。这类钢多用于机械性能要求较高，而耐蚀性要求较低的零件。如汽轮机叶片、各种泵的零件、弹簧、滚动轴承及一些医疗器械。

铁素体不锈钢常用含碳量低于0.15%，含铬量为12--30%，也属于铬不锈钢。其塑性、焊接性均较马氏体钢好。这类钢广泛用于硝酸、氮肥、磷酸等化学工业中。

奥氏体不锈钢这是应用最广泛的不锈钢，属镍铬钢1。

耐热钢抗氧化钢一般钢铁在较高温度下（560℃以上）表面容易氧化，主要是由于在高温下生成松脆多孔的FeO，它较易剥落，最终导致零件破坏。实际应用的抗氧化钢，大多数是在铬钢、铬镍钢、铬锰氮钢基础上添加硅、铝制成的。和不锈钢一样，含碳量增多，会降低钢的抗氧化性。故一般抗氧化钢为低碳钢。

热强钢金属在高温下的强度有两个特点：一是温度升高，金属原子间结合力减弱、强度下降；二是在再结晶温度以上，即使金属受的应力不超过该温度下的弹性极限，它也会缓慢地发生塑性变形，且变形量随时间的增长而增大，最后导致金属破坏。这种现象称为蠕变。

产生的原因是：在高温下金属原子扩散能力增大，使那些在低温下起强化作用的因素逐渐减弱或消失。 热强钢采用的合金元素，如铬、镍、钼、钨、硅等，除具有提高高温强度的作用外，还可提高高温抗氧化性。

分类A． 珠光体钢：这类钢在350-600℃范围使用。

B． 马氏体钢：这类钢在低于620℃范围内使用。

C． 奥氏体钢：这类钢一般在600-700℃范围内使用1。

耐磨钢耐磨钢是指在强烈冲击载荷作用下才能发生硬化的高锰钢。它只有在强烈冲击与摩擦的作用下，才具有耐磨性，在一般机器工作条件下，它并不耐磨。主要用于制造坦克、拖拉机的履带，挖掘机铲斗的斗齿以及防弹钢板、保险箱钢板、铁路道岔等。由于高锰钢极易加工硬化，使切削加工困难，故大多数高锰钢零件是采用铸造成型的。

无头轧制技术对于传统的特殊性能钢的轧制生产工艺而言，各个轧坯之间存在着一定的时间间隔，造成堆钢几率增加，并且轧机咬入轧坯时所产生的冲击我荷会影响设备的使用寿命，作业效率低下。而无头轧制技术技术的引入彻底转变了这一现状，提高了金属的收得率。

（1）无头焊接轧制技术。

该项技术是一项应用于特殊性能钢棒线材轧制的新技术，其方法是在加热炉出口侧将钢坯两端焊接起来，轧制一根较长的钢坯，钢坯头尾使用闪光焊接的形式，在焊接后将钢坯端头焊接，焊接区的液态金属杯挤压出来，能有效提升焊接质量。

与常规的焊接轧制技术相比，这种技术能有效提升生产效率，并且使棒饯材的定尺率接近100%。但是将该技术广泛应用于特殊性能钢热处理，还需要加强对于该项技术的深入探讨与研究，其现阶段存在的主要问题是焊接区与非焊接区质量的不一致性以及钢坯对焊的成功率。

（2）无头连铸连轧技术。

该项技术是一种新型的无头轧制新技术，实现了从铸到连轧的全连续化，并且给钢厂带来了非常可观的经济效益。在实际的生产运营过程中，无头连铸连轧技术对生产设备有着较高的要求，如果出现故障停轧轧现象会对生产过程产生较大影响。而对于部分品种的特殊性能钢而言，在无头连铸连轧生产线中应对连铸坯进行水淬冷却，之后进入加热炉进行加热，以防止钢坯冷却过程中AIN的析出2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学