​原来不锈钢一直是个冤大头！

钢制是一类特定板材，兼有功能板材和内部结构板材两者的特征，与此同时也是绿色环保板材，能够100%拆解，是金属板材及现代钢铁板材中的翘楚。但许多人对钢制的介绍不够全面，往往从钢制的英文名字已经开始牵强附会，于是造成了不少误解。正如我们介绍一个人从相貌已经开始，但与此同时我们也晓得不能与此相反，钢制也如此。这期主要就聊聊钢制被误解的哪些事儿。

1、钢制介绍

我的英文名字叫钢制，在规范中的定义为：以苏泊尔、抗锈蚀为主要就特性，且铬浓度至少为10.5%，碳浓度不超过1.2%的钢材。

钢制于1916年取得英国专利并已经开始大量制造，至此，从垃圾箱中偶然发现的钢制便红遍全球，迄今已有106年，然而正是我有名的方式让我对我造成了大大误解。

事物都存在反之亦然，我也不例外的嘛。我有母汤氏，烧掉一个人最凶残的办法是放任自流，本小仙子很害怕嘛，我很优秀要说，但我不完美。见人之副所长和选人之副所长，民营企业才会勒莫纳斯蒂耶县，我也是一样的，正确采用了我，就要闪耀萤光。

钢制发展过程

2、钢制现状

钢制是一类技术浓度较高的产业，在炼钢、加工、采用、维护、拆解等方面科学性很强。但国内钢制专家、科学性技术书籍和普适性书籍很少，我国第一部《钢制耿伯钊》包涵了海内外钢制工艺技术、产品标准、钢种系列、应用及统计数据等，可以帮助大家介绍海内外钢制韦谢列、钢制制造和采用、钢制取材方法、海内外主要就钢制民营企业等。

南京大学主编的《钢制内部结构技术规章》CECS 410于2015年施行，该规章解决了许多基础设施设计问题，但仍然还有许多问题须要深入探讨，例如，该规章不包涵钛白粉钢制薄壁、电感钢制，钢制梁柱耐热螺丝连接规定也须要进一步研究。

3、钢制为什么耐热

我都晓得我的缺点，那就从我的缺点说起吧，为什么就要耐热呢？因为我的成分里面含有铬(Cr)，与水蒸气接触，在我的皮肤表层造成了一层崩解膜(Cr2O3)，它是球状的富铬水解物，防止碳原子的竭尽全力溶入、竭尽全力水解，从而获得抗破损的能力。

这层水解膜内层(只有几个nm)，透过它可以看到钢表层的自然光泽，这也让我具有独特的表层。

钢制 一般钢

对于一般苏泊尔钢，同样与水蒸气中的氧在金属表层逐步形成水解膜，但它会竭尽全力水解，使破损不断增加，逐步形成菱角糕式的锈蚀物，直至烂穿。

4、钢制为什么也锈蚀

是不是好奇我既然苏泊尔，为啥又会锈蚀呢？其实，想让我锈蚀也没有那么容易，轻轻划伤或者是偶然伤害，我是不会锈蚀的，我具有自行修复能力，一旦被破坏，我体内的铬与水蒸气中的氧重新生成崩解膜，竭尽全力起保护作用。是不是应该夸夸我啊。

但，一直不间断伤害我可不行，我体内铬浓度有限，当体内铬用完后，我就不能再生成新崩解膜。空气或液体中碳原子就会不断溶入我的体内或者我体内的铁原子不断地析离出来，就会逐步形成疏松的水解铁，我的皮肤也就受到不断地破损，于是我生病了，也就是锈蚀了。

正如下图所示，我的耐热性能随着铬浓度增加而增加。

钢制耐热性能

5、钢制种类

我是一个大家族，可分为五个大类，即电感、奥氏体、双相体、马氏体、沉淀硬化钢制。马氏体和沉淀硬化钢制因其焊接及冷加工性能差，在内部结构工程中无法应用。电感钢制在国外已有许多应用实例，但在国内采用经验和工程数据较少。

不同钢制的微观组织差异较大，性能也相差较大。在采用期限内，选择恰当的板材，可以控制内部结构面临的各种各样的锈蚀。不同等级的钢制，投资可能会相差甚远，设计师应掌握可用的板材等级及其特性。

电感 双相体 奥氏体

钢制微观内部结构

钢制的韧脆转变温度示意图钢制家谱

下图为相同锈蚀条件下不同板材锈蚀情况，可以发现316耐热性优于304，而304耐热性优于一般钢。

304 316一般钢

6、钢制产量

在我国，我出生于1952年，2018年粗钢产量已达2671万吨，占全球钢制产量的52.67%，位于世界第一。因为我的初期成本较高，在建筑工程中的应用的占比并不高，但我的全寿命周期内成本低。

前辈们总是教导我们，考虑事情要长远，不要只看眼前。对于板材选择也是一样，若选择耐热性能不好的板材，初期成本是低，但须要不断维修，这也是成本啊。那为啥不选我呢，我还有良好的建筑美学效果，我有许多种表层处理方式，想要什么效果有什么效果。

钢制制造消费情况

虽然我国钢制人均消费水平仅落后于日本、意大利、德国等发达国家，但从整体看，我国钢制消费仍处于较低端水平，不仅消费领域有待扩大，消费档次也有待进一步提升。

国内某些民营企业的201产品镍浓度不高，这些产品未得到中国特钢协会钢制分会的认可，也未被其他钢制制造民营企业所接受。我国缺乏200系产品的新标准，以致200系钢制产品成分混乱，与此与此同时，有的民营企业又开发了镍浓度更低、性能更差的201J1、201J2、201J3等产品，使200系钢制产品走向更加低质化。

低质化200系钢制产品在我国的大规模发展，与我国钢制行业的高质量发展背道而驰，严重拉低了我国钢制行业的国际形象。

7、钢制价格

不是我太高傲，价格这么高，让许多人望而却步，而是我的原板材占了总成本的70%左右。

如果能掌握原料，就能掌握我的发展优势，然而我国缺乏镍、铬资源。于是有的民营企业利用低品位红土镍矿制造镍铁，大大推动钢制产业的快速发展，但，制造低价的钢制坯使传统钢制炼钢工艺受到严重冲击。

8、钢制内部结构梁柱

我本质上属于高合金板材，其炼钢过程中加入一定比例的合金元素，因此具备了显著区别于一般钢的板材性能，而这些特有的板材特性直接决定了我的受力计算与分析。

碳素钢的设计和计算分析均可采用理想弹塑性模型，然而若钢制板材采用理想弹塑性模型，将导致钢制梁柱在承载能力极限状态下的设计计算偏于保守，在正常采用极限状态下的计算挠度偏小，受力梁柱设计偏于不安全。因此，钢制的内部结构计算不能直接搬用碳素钢的计算方法。

钢制板材力学性能不同级别钢制板材应力-应变曲线

8.2连接方式

(1) 钢制与异种金属连接

这可能是大家对我误解最深的了，我还百口莫辩。钢制铁污染的试验证实钢制存在铁污染，双相体钢制也不例外，只是双相体钢制的锈蚀速度慢于奥氏体钢制。这就是说钢制不能直接与苏泊尔钢相连接，应采用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属锈蚀，且不应降低连接处力学性能。

张泽群等模拟3000m深海环境中9XX低合金钢、316L钢制和5083-H116铝镁合金之间的电偶锈蚀行为。结果表明：在深海环境中，9XX低合金钢与316L钢制之间的电偶锈蚀倾向较大，锈蚀较为严重；5083铝镁合金与316L钢制之间电位差较大，但由于二者都逐步形成了球状的保护膜，与316L钢制偶接的5083铝镁合金锈蚀较轻；316L钢制表层水解保护膜的存在使其在深海环境中具有优良的耐热性。

(a) 9XX -316L (b) 5083-9XX (c) 5083-316L

实验后样品的宏观形貌

实验后各构型阴阳极的宏观形貌模拟实验后各构型阳极的3D锈蚀形貌

(2) 钢制焊接

在动力装置、石油化工和造纸设备中，有许多焊接内部结构是采用钢制与低苏泊尔钢或低合金钢焊接而成。但现行的《钢内部结构通用规范》GB 55006-2021对钢制和碳素钢连接已有相应规定，钢制梁柱不应与碳素钢及低合金钢梁柱进行焊接。

许多人可能就会质疑规范不合理，钢制怎么就不能与碳素钢及低合金钢梁柱进行焊接了。异种金属的化学成分、金相组织、物理性能及力学性能都有差别，特别是在异种金属接头的焊缝和熔合区存在一个过渡区，此处不但化学成分和金相组织不均匀，而且物理性能也不同，力学性能也有很大的差异，这可能引起接头缺陷或严重降低性能。

钢制异种金属焊接问题可以归纳如下：

1)稀释作用在异种钢的焊接过程中，由于基体金属的熔化而使焊缝金属受到稀释，稀释作用往往会在过渡区造成脆性的马氏体组织，即在焊缝金属中靠近母材一侧熔合区附近存在一个窄的低塑性带。

2) 熔合区的塑性低塑性带的化学成分和组织均不同于焊缝的其他部位，宽度一般为0.2~0.6mm，位置在熔合区中靠熔合线的边缘。熔合区的宽度随填充金属的种类不同而不同。熔合区中低塑性的马氏体组织存在，明显地降低接头的冲击韧性。

3) 碳的扩散在焊后热处理或高温环境中，两侧强碳化物逐步形成元素浓度和组织的不同会造成碳的迁移。在低碳或低合金钢一侧逐步形成脱碳层，由于碳的减少，将变成电感组织而软化，与此同时促使脱碳区的晶粒长大，沿熔合线形或一层粗晶粒区。在焊缝一侧逐步形成增碳层，除一部分碳溶入基体以外，剩余的碳元素则以铬的碳化物形态析出，使组织硬化。随着碳扩散的发展、接头在熔合区发生脆性断裂的倾向增大。

4) 热应力及其影响奥氏体钢制热膨胀系数比低碳或低合金钢大30%~60%，导热系数却只有低碳或低合金钢的30%~40%，焊后会引起热应力。而这种热应力是不可能通过热处理来消除的，这种永存的热应力对接头性能影响很大。热疲劳裂纹会在热应力的作用下，沿着弱化的脱碳层扩展而导致接头破坏。

8.3表层处理

表层处理也是我的一类特定属性，让我有更多表现力。无论钢制的最终用途如何，表层加工是钢制的标准或技术条件中至关重要的部分，也是在钢制应用取材中要慎重考虑的因素。限于钢制表层处理的内容较多，计划单独写一篇文章。