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不锈钢发展及种类


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当不锈钢被正确的使用,它所放射出的异彩,使手表显示出一种脱 离尘嚣的高贵,这是一种永恒的白色纯洁主题。

Stainless Steel 不锈钢
文 / 王连成

大约在100多年前,还没有 哪一种材料能够像不锈钢一样在 大气环境中抵御锈蚀,并能恒久 的保持优雅白色的金属光泽,同 时这

种材料能够大量的生产和廉 价的使用。那时钟表工业已经过 了三四百年的发展,依然如当初 一样使用着娇嫩的铜和贵金属, 钟表业期待着更强大的材料为精 密的机心提供强有力的保护。
波尔表的不锈钢表带

不锈钢的诞生,使钟表的用材进入了一个新的时代。不锈钢以高雅丰富的白色, 为钟表的艺术设计创造了新的艺术灵感。艺术的造型给我们带来形象的联想,而 色泽则烘托出氛围,这种以材料为基础的创造,成为现今手表艺术特别的内含, 不锈钢纯洁、高雅的白色成为永恒的主流色调,不锈钢构件具有“坚固、实用、 美观”的要素,业已成为精密、纤细手表机心的最可靠的寓所。

关于不锈钢的历史
人类从十八世纪就在寻找一种价格较为低廉,具有良好的综合性能,并可以在大气条 件下不锈蚀的材料。经过一百多年的努力,终于在1910至1914年之间陆续发明了不锈 钢。作为现代不锈钢的基础,马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢先后问世。现 在大量应用的奥氏体不锈钢是在1909至1912年间,由E?Moureg和B?Stouss在研究热 电偶保护套管时发明的。他们在对高铬、铬-镍合金进行抗腐蚀性能对比分析后,提出含

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现在不锈钢分为五大类,据不完全的统计,有近千个牌 号。世界不锈钢的产量2006年达到2840万吨,2008年 已超过3000万吨,占钢铁行业产值的15%以上,成为最 重要的冶金产品之一。
0.25%C、20%Cr、7%Ni的成份范围,并命名为V2A,这就是今天大量使 用的18-8型奥氏体不锈钢的雏型。后来,通过对V2A钢的耐蚀性和机械性 的不断研究,发展成现在的18-8系不锈钢,典型牌号为304。

不锈钢的分类
铁铬合金中铬的含量超过12 % ,在常温条件下就可以不生锈。因此, 通常把含铬量大于12 % 的钢称为不锈钢。不锈钢根据不同的用途添加的合 金元素有铬、镍、锰、钛、钼、硅等。由于合金元素种类和数量的影响, 不锈钢具有不同的晶体结构。按照使用较多的UNS(美国材料统一编号系 统 ) 不锈钢分类方法,不锈钢按主要合金元素和晶体结构分为以下五大 类: 200 系列铬-镍-锰奥氏体不锈钢 300 系列铬-镍奥氏体不锈钢 400 系列铁素体和马氏体不锈钢 500 系列耐热铬合金钢。 600 系列马氏体沉淀硬化不锈钢 由晶体结构的物理特性,分为体心立方晶体结构的铁素体、马氏体不 锈钢,有铁磁性,其中马氏体不锈钢可以通过淬火进行强化;面心立方晶 体结构的奥氏体不锈钢,无磁性,不能通过热处理来强化。铬-镍奥氏体不 锈钢性能优于铬-镍-锰奥氏体不锈钢,具有优良的抗腐蚀性能、高温强度 和综合机械性能,是用途最广的一类不锈钢,占不锈钢总量的80%以上。 不锈钢 含有多种合金元素,在有些应用领域对元素溶出量做出限制, 例如钟表工业对镍的溶出量做了严格的规定。实际使用中,由于这些元素 与其它的元素形成稳定的合金,它们的溶出量是极为微量的,所以是非常 安全的。
浪琴表海军上将系列计时码表,表壳和表带均 采用不锈钢材质,表现出腕表的运动风范。

自上世纪 50 年代,不锈钢开始大量用于手表的表壳、表带中,成为 高档手表的标志性技术之一,称之为全钢手表,以与铜壳手表相区 别。现在不锈钢已成为主要的手表结构材料,用于表壳、表带及少 量轴、杆件零件的生产。

关于不锈钢在钟表工业的应用
钟表工业用的不锈钢主要为奥氏体不锈钢,这是因为奥氏体不锈钢具有无 磁性的特点,即在磁场中不会被磁化和剩磁。但是奥氏体不锈钢并不具有磁屏 蔽的作用,如果有更高的防磁要求,需要用高导磁率的软磁材料作导磁罩,使 磁力线的路径发生改变,而减少磁场对机心的影响。

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不同牌号的不锈钢化学成份不同,所以颜色会 有一些细微的差别。这种差别,人眼是可以敏 锐的感觉到。所以一些著名品牌的手表在表壳 用不锈钢的选择上会精确到限定不锈钢供应商 的程度。

不锈钢的色外观
通常来说,对于表壳、表带用材料,除了耐蚀、耐磨要求,色外观是 选材关注的焦点之一。成功的设计对于产品的色调、光泽度、反光面的效 果都是首先考虑的关键因素,甚至环境的光源也是考虑的内容。当你在欣 赏一个豪华的橱窗时,光源和环境色一定会使你对陈列的手表产生不同的 感受。由物理学可知,材料的颜色是由原子吸收入射光后,电子由激发态 回到基态时发出的特征光谱。不同牌号的不锈钢化学成份不同,所以颜色 会有一些细微的差别。这种差别,人眼是可以敏锐的感觉到。所以一些著
劳力士蚝式恒动日志型腕表 表壳和表带采用了白金和904L不锈钢

名品牌的手表在表壳用不锈钢的选择上会精确到限定不锈钢供应商的程 度,因为即使同一种牌号的不锈钢,合金元素含量在允许范围内的变化, 也会给人某种视觉上的差别。 手表壳颜色的视觉效果不仅与材料有关,外形设计与表面的精饰技术 结合在一起,还可以获得不同凡响的艺术效果。镜面反射的绚丽,表达着 纤细、精致;漫反射面的柔和、朦胧,表达出温润、含蓄;拉砂面金属的 纹理表达着粗旷和彪悍。当不锈钢被正确的使用,它所放射出的异彩,使 手表显示出一种脱离尘嚣的高贵,这是一种永恒的白色纯洁主题。

链接:劳力士904L不锈钢
熟悉劳力士的表迷对904L不锈钢已经 耳熟能详,它是一种含碳量较低的超耐热 不锈钢合金,多应用于高科技领域,如宇 航、石油化工和外科移植手术,高达百分 之二十一的铬合金含量使它耐腐蚀性能足 以和大多数贵金属材质相媲美。劳力士 1988年率先将904L精钢应用于表壳、表 冠以及表带制造的手表厂商。 904L 不锈钢制造过程相当严格,第一 道铸造工序完成后,金属会被重新熔化至 一个真空容器中,以净化其中所含的杂 质,并通过电子显微镜扫描确认。由于 904L精钢的坚固性,在轧制钢板、模具冲 压并将其制成手表零部件的过程中,必须 采用特殊的工艺和工具(如劳力士特别开 发的防磨损外覆面的碳化钨工具)。压制 工序结束后,再经由最终的磨光处理,使 904L 不锈钢 变得光辉无暇。

不锈钢的抗腐蚀性
关于不锈钢在手表应用中抗腐蚀性的考虑,应该说手表的佩戴环境十 分优越,最不利的情况是与汗液的接触,其中酸和氯离子的浓度也是十分 低的。常用的牌号有304、316不锈钢,304不锈钢具有优良的综合性 能,用途十分广泛,常用于手表的表壳、医疗器件、高档餐具和装饰品, 因而其产量和消费量约占到了奥氏体不锈钢总量的一半以上。316是继 304之后,第二个得到最广泛应用的不锈钢品种,由于添加了钼元素使其 获得了一种抗腐蚀的特殊结构,它比304具有更好的抗氯化物腐蚀能力, 主要用于食品工业和外科手术器材,也大量用于海洋环境,可以满足海洋 环境防腐蚀的要求。对于完美的追求有着悠久传统的钟表工业,要求产品 尽善尽美,一些著名品牌选用更为贵重的含有 Mo 的 316L 不锈钢,它具有 更 好 的 抗 腐 蚀 性 和 耐 磨 性 。 而 劳 力 士 选 用 的 904L ( 瑞 典 牌 号 , 成 份 00Cr20Ni25Mo4.5Cu ) 合金元素含量更高,抗腐蚀性更好,被称之超级 不锈钢,把不锈钢的抗腐蚀性能用到了极致。

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链接:不锈钢与精钢
“精钢”不是工程、学术上的标准术语。一 般所说的“精钢”是指钢材的杂质元素的含量较 少(低于标准值)的钢,类似于“优质钢”的含 意,是对钢的冶金质量的描述性语言。如同把 “普通碳素工具钢”和“优质碳素工具钢”比 较,则后者可称为碳素工具钢的“精钢”。所以 “精钢”并不是特指某一类或某种牌号的钢,仅 仅是指冶金质量相对较为优良的某种钢。 我们常常看到一些品牌在 产品 介绍时说“表 壳、表带使用了精钢材质”,这种表述不能确切的 告知表壳、表带的材料是什么种类的钢材(碳钢或 合金钢等),更不能表明是某种性能优良的不锈 钢,所以“精钢”这种说法是不科学的。

浪琴表新月系列,表壳、表带采用不锈钢材质,表现出这款女表的优雅气质。

人们往往有这样的经验,有些不锈钢制品在使用过程中会渐渐失去金属光 泽,表面会出现变色、甚至点状腐蚀,有些会出现脆断,这些现象都是不锈 钢腐蚀的表现。

关于不锈钢的腐蚀
不锈钢的腐蚀大致有以下几种: 轻微腐蚀: 使用过程中不锈钢的表面颜色变暗。这种现象往往发生在一些 Ni 、 Cr 合金元素含量较低的不锈钢中,由于金属中 Cr、 Ni 含量低,不能形成有效的钝化 膜,产生微氧化所致。 点状腐蚀: 在不锈钢表面分布着点状的锈点,擦除后可以看到微小的腐蚀坑。 研究发现点蚀现象一般发生在有 Cl + 存在的环境下,手表与人体皮肤接触,汗液中有 氯离子存在,容易发生选择性腐蚀。提高手表用不锈钢抗氯离子腐蚀能力是十分重 要的, Cr、 Ni 、 Mo 元素具有抗不锈钢点蚀的能力。 不锈钢杂质含量高,杂质元素生成的有害化合物会明显的降低不锈钢的耐腐蚀 性能,例如硫、磷等,也会形成点状腐蚀。 晶间腐蚀: 这种腐蚀在手表构件中发生的几率不高,但却与表壳的制造过程有 关。所以简要说明:众所周知,奥氏体不锈钢含有少量的碳 ( 0.1% 以上 ),它与铬和 Fe 生成复杂的碳化物 (C.Fe)23 C 6 ,会降低不锈钢的抗腐蚀能力。通常,将不锈钢加热 到高温,使碳化物溶解到奥氏体中形成成分均匀的固溶体,然后快速冷却,使碳和 铬、铁来不及形成碳化物,我们称这种处理工艺为“固溶处理”,它有利于提高不 锈钢的抗蚀性。当固溶状态的不锈钢被加热到 ( 400 ̄850 ℃ ) 温度区间时,碳化物会 沿着晶界析出富积(称之为敏化处理) 使腐蚀极易沿着晶界发生,这种腐蚀在焊接件 热影响区较为常见,对构件的强度产生不利的影响。 不锈钢的腐蚀机理非常复杂。最简单的情况是认为不锈钢是均匀的理想合金, 当腐蚀介质与不锈钢接触,会有金属离子在腐蚀介质的作用下溶出。这种腐蚀称之 为均匀腐蚀,腐蚀的速度取决于材料对介质作用敏感的程度。腐蚀程度可以用失重
豪雅的LINK系列,选用不锈钢材质 来表现运动腕表的粗旷与彪悍。

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( mg /cm 2? Week ) 来评价。例如镍元素溶出引起严重的皮肤过敏,国际标准规定, 镍溶出量需小于 5 ?g / c m 2?Week ,指的就是这种均匀腐蚀的情况。实际上,由于合 金元素的不均匀分布、杂质元素在晶界的富集等使腐蚀行为变的复杂,特别是在电 解质存在的条件下,电化学过程会加速腐蚀的进行。

冶金学家如是说
不锈钢的抗腐蚀性不仅仅与不锈钢的牌号 ( 名义合金元素含量 ) 有关,还与不锈 钢的冶金质量密切相关,即不锈钢中的有害元素的含量、存在的形态等密切相关。 这些分布在不锈钢基体上的有害化合物,在与腐蚀介质接触后,形成原电池,加速
天梭My-T Tonneau系列女表, 表壳和表带采用了316L不锈钢。

腐蚀过程,这也是在工程应用中最危险和需要重点防范的腐蚀行为。所以,不锈钢 的纯度对抗腐蚀性及其它性能有举足轻重的影响。现在,冶金行业提出纯净钢的概 念,就是把杂质降到零作为努力目标。不同厂家在材料生产过程中,合金元素含量 的波动范围、杂质元素含量控制指标会有差别,会对材料的性能产生影响。用户根 据使用经验选择不锈钢牌号和生产厂,对于降低原材料性能的差异带来的风险是有 益的。

不锈钢的牌号所代表的化学成份,都是根据不同使用环境介质条件,通过大 量试验精心设计的。目前,国际上还没有统一的不锈钢编号,国际标准化组 织正在向国际统一编号方向努力。

不锈钢的纯度对抗腐 蚀性及其它性能有举 足轻重的影响。现 在,冶金行业提出纯 净钢的概念,就是把 杂质降到零作为努力 目标。

关于不锈钢的牌号
国际标准化组织ISO/TC17/SC4负责制定有关不锈钢和合金钢技术标准,已制定 有标准ISO/TS 4949按照字母命名的钢的牌号和 ISO/TS 15510按不锈钢的化学成分 命名的钢的牌号,但是由于ISO/TS4949命名的不锈钢的牌号很长,使用起来不太方 便,生产中仍大量的使用UNS或EN体系的牌号表示方法。 UNS编号系统是“UNFIED NUMBERING SYSTEM”( 统一编号系统 ) 的缩写。 由美国机动车工程师学会 ( SAE )和美国材料与试验协会 ( A S T M ) 于 1967年共同设 计的一种便捷的编号系统。编号方法是由一个字母和五位数字组成。UNS编号系统 分为18个小类,其中S00001~S99999为耐热钢和耐腐蚀 ( 不锈)钢。日本不锈钢编 号和美国编号完全相同,只在编号前加SUS以示区别。EN体系是欧盟的编号系统 。 我国的不锈钢编号方法参照国际标准制定,2007年对标准进行了修改。标准号 GB/T20878-2007《不锈钢和耐热钢牌号及化学成分》,共有不锈钢牌号139个。新 标准对不锈钢成分做了一些调整,对碳含量的规定更为严格。 不锈钢牌号各国不统一,品种众多,给使用带来不便。下页表为手表常用的一 些不锈钢牌号对照。

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手表常用不锈钢牌号对照表
No 中国GB 旧牌号 新牌号(07.10) 12Cr17Mn6Ni5N 12Cr18Mn9Ni5N 12Cr17Ni7 06Cr19Ni10 022Cr19Ni10 06Cr19Ni10N 06Cr19Ni9NbN 022Cr19Ni10N 10Cr18Ni12 06Cr23Ni13 06Cr25Ni20 06Cr17Ni12Mo2 06Cr17Ni12Mo2Ti 022Cr17Ni12Mo2 06Cr17Ni12Mo2N 022Cr17Ni13Mo2N 06Cr18Ni12Mo2Cu2 022Cr18Ni14Mo2Cu2 06Cr19Ni13Mo3 022Cr19Ni13Mo3 06Cr18Ni11Ti 06Cr18Ni11Nb - 022Cr19Ni5Mo3Si2N 06Crl3Al 022Cr11Ti 022Cr12 10Cr17 10Cr17Mo 022Cr18NbTi 019Cr19Mo2NbTi 12Cr12 12Cr13 20Cr13 30Cr13 68Cr17 日本 JIS SUS201 SUS202 SUS301 SUS304 SUS304L SUS304N1 SUS304N2 SUS304LN SUS305 SUS309S SUS310S SUS316 SUS316Ti SUS316L SUS316N SUS316LN SUS316J1 SUS316J1L SUS317 SUS317L SUS321 SUS347 SUS329J1 SUS329J3L SUS405 SUH409 SUS410L SUS430 SUS434 - SUS444 SUS403 SUS410 SUS420J1 SUS420J2 SUS440A ASTM 201 202 301 304 304L 304N XM21 304LN 305 309S 310S 316 316Ti 316L 316N 316LN - - 317 317L 321 347 329 - 405 409 - 430 434 - 444 403 410 420 - 440A 美国 UNS S20100 S20200 S30100 S30400 S30403 S30451 S30452 S30453 S30500 S30908 S31008 S31600 S31635 S31603 S31651 S31653 - - S31700 S31703 S32100 S34700 S32900 S31803 S40500 S40900 - S43000 S43400 S43940 S44400 S40300 S41000 S42000 - S44002 韩国 KS STS201 STS202 STS301 STS304 STS304L STS304N1 STS304N2 STS304LN STS305 STS309S STS310S STS316 - STS316L STS316N STS316LN STS316J1 STS316J1L STS317 STS317L STS321 STS347 STS329J1 STS329J3L STS405 STS409 STS410L STS430 STS434 - STS444 STS403 STS410 STS420J1 STS420J2 STS440A

奥氏体不锈钢 1 1Cr17Mn6Ni5N 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 1Cr18Mn8Ni5N 1Cr17Ni7 0Cr18Ni9 00Cr19Ni10 0Cr19Ni9N 0Cr19Ni10NbN 00Cr18Ni10N 1Cr18Ni12 0Cr23Ni13 0Cr25Ni20 0Cr17Ni12Mo2 0Cr18Ni12Mo3Ti 00Cr17Ni14Mo2 0Cr17Ni12Mo2N 00Cr17Ni13Mo2N 0Cr18Ni12Mo2Cu2 00Cr18Ni14Mo2Cu2 0Cr19Ni13Mo3 00Cr19Ni13Mo3 0Cr18Ni10Ti 0Cr18Ni11Nb 0Cr26Ni5Mo2 00Cr18Ni5Mo3Si2

奥氏体-铁素体型不锈钢(双相不锈钢)

铁素体型不锈钢 25 0Crl3Al 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 注: - 00Cr12 1Cr17 1Cr17Mo - 00Cr18Mo2 1Cr12 1Cr13 2Cr13 3Cr13 7Cr17

马氏体型不锈钢

部分为经常使用的不锈钢牌号

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