不锈钢的分类

不锈钢的种类繁多，一般可从化学成分、显微组织和用途三个方面进行分类。根据钢中所含的主要合金元素，可分为Cr（铬钢）、CrMo（铬钼钢）、CrNi（铬镍钢）、CrNiMn（铬镍锰钢或高锰钢）、CrMnN（铬锰氮钢）等不锈钢；按热处理后的显微组织可分为铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢及沉淀硬化不锈钢五大类 。

奥氏体

奥氏体不锈钢是在经典的18-8不锈钢基础上发展起来的重要不锈钢种。为全面提升其耐腐蚀性能从而引入钛（Ti）、铌（Nb）、钼（Mo）、硅（Si）等元素，同时提高铬含量、降低碳含量。

其耐全面腐蚀的性能主要由铬、镍、镍、钼、硅等关键合金元素的含量共同决定。在氧化性介质或存在氧化剂的条件下，该类钢材能因钝化作用而表现出优异的耐蚀性，故被广泛应用于制造硝酸等化工设备。然而，在强氧化性介质（如热浓硝酸）中，其电位易进入过钝化区，导致腐蚀速率急剧加快。因此，普通奥氏体不锈钢一般仅适用于稀或中等浓度的硝酸环境，而不耐浓硝酸腐蚀。不过，通过添加特定元素（如硅）开发的特殊钢种，例如我国的0Cr20Ni24Si4Ti、日本的NAR-SN1等，则具备耐受浓硝酸腐蚀的能力。在稀硫酸环境中，添加钼、铜、硅可有效降低腐蚀速率，如0Cr23Ni28Mo3Cu3Ti即是一种耐硫酸腐蚀性能优良的钢种；而对于更为苛刻的热硫酸等工况，则需采用镍基合金（如Ni70Mo27V）。该类不锈钢在碱液中耐蚀性良好，且该性能随镍含量的升高而增强 。

奥氏体不锈钢在热处理或焊接过程中，碳化物易在晶界析出，从而引发晶间腐蚀。对此，工业上常采用900~1100 ℃的固溶处理（淬火），以获得单一奥氏体组织来提升抗晶间腐蚀能力；另一种有效途径是严格限制碳含量（如C≤0.03%），或添加钛、铌等强碳化物形成元素，并通过约900 ℃的稳定化处理来固定碳元素。

铁素体

铁素体不锈钢是指在室温下显微组织主要为铁素体的含铬不锈钢。按铬含量可分为低铬型、中铬型和高铬型。随着铬含量的提高，其耐氧化性酸腐蚀能力和高温抗氧化性能相应增强。在硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性与相同铬含量的铬镍奥氏体不锈钢相当；但在还原性介质中则表现较差。尽管高铬铁素体不锈钢具有屈服强度高、导热系数大、成本较低等优点，但也存在明显缺点，包括脆性较大（焊接后热影响区晶粒易粗化，进一步加剧脆化）、耐点蚀性能较差以及对缺口敏感，这些局限性使其应用范围窄于铬镍奥氏体不锈钢 。

在耐氧化物应力腐蚀开裂方面，铁素体不锈钢由于具有体心立方结构，易形成网状位错结构，不易发展为线状腐蚀沟槽，因此其性能优于奥氏体不锈钢。然而，它仍可能因晶间腐蚀或点蚀为起源而引发应力腐蚀开裂。通过添加钛、铌等元素可有效抑制该类开裂；若进一步添加钼（Mo），结合精炼工艺降低碳、氮等杂质含量，减少非金属夹杂，则可开发出高纯度、耐点蚀性能优良的铁素体不锈钢。

马氏体

马氏体不锈钢是一类通过在高温下形成奥氏体组织，并在冷却过程中转变为马氏体的铬系不锈钢。其典型特征为较高的铬含量（通常在13~18%之间）和范围较宽的碳含量（0.1~0.9%），代表性钢种包括20Cr13、30Cr13、40Cr13及高碳的95Cr18等。该类钢在正常淬火温度下处于纯奥氏体状态，冷却后转变为高强度的马氏体组织。随着碳含量的增加，其强度、硬度及耐磨性显著提升，但耐腐蚀性能则相应下降。因此，马氏体不锈钢主要适用于制造要求高力学性能并兼具一定耐腐蚀性的工具、器械、刃具和量具。

复相

为综合不同组织性能而研发，含马氏体-铁素体双相、奥氏体-铁素体双相不锈钢等。马氏体-铁素体不锈钢代表钢种12Cr13，耐蚀性近马氏体不锈钢，但硬度低、塑韧性高、焊接性能好。奥氏体-铁素体不锈钢分Cr18、Cr21、Cr25等类型，特点为强度高、膨胀系数小、导热系数大、抗晶间腐蚀、耐应力腐蚀/腐蚀疲劳及点蚀/缝隙腐蚀性能优，且Ni含量低、成本低，得以快速发展。除了双相不锈钢外，在复相不锈钢中还有一类沉淀硬化不锈钢，其主要目的是通过适当添加合金元素及热处理，在马氏体或奥氏体组织中形成沉淀硬化相，以获得超高强度不锈钢。

沉淀硬化

沉淀硬化不锈钢是一类通过独特的合金设计与热处理工艺，实现高强度与良好工艺性相结合的高性能不锈钢种。其核心原理在于：在马氏体或奥氏体基体上，通过添加铜、铝、铌、钛等特定的沉淀硬化元素，并经过精确控制的固溶处理与时效热处理，使这些元素以弥散、细小的金属间化合物或碳化物（即沉淀硬化相）的形式均匀析出，这些弥散相能有效地阻碍位错运动，从而产生强烈的沉淀强化效果，使材料获得远高于普通不锈钢的屈服强度和抗拉强度 。

与此同时，通过合理的成分与工艺设计，该类钢在获得超高强度之前，仍能保持良好的冷热加工成形性和焊接性能，解决了高强度与可制造性之间的矛盾。正因如此，沉淀硬化不锈钢自20世纪40年代由美国研发成功17-4PH（马氏体型）及随后的17-7PH、PH15-7Mo（半奥氏体型）以来，便作为关键的超高强度结构材料，在航空航天飞行器的关键部件、核工业设备、高性能发动机零件以及其它对强度-重量比和可靠性要求极高的尖端科技领域中，发挥着不可替代的作用。