●沃斯田體不鏽鋼(奥氏体不锈钢)
沃斯田體不鏽鋼是最常用的一類不鏽鋼,例如業界經常使用的304、304L、316、316L皆屬於這個類型。這類不鏽鋼都具有FCC(面心立方)晶格結構,在冷卻過程中不發生相變,因此無法通過熱處理強化,僅能使用冷加工的方式進行強化。因為沃斯田體為非鐵磁性相,所以沃斯田體不鏽鋼不具有鐵磁性。沃斯田體不鏽鋼強度較低,但韌性良好、高 / 低溫下機械性質穩定、耐酸性良好,在生活用品、工業設備、能源、醫藥衛生等領域的應用十分廣泛。
●麻田散體不鏽鋼(马氏体不锈钢)
麻田散體不鏽鋼材的耐腐蝕性來自於鉻元素,其範圍在 11% ~ 18%之間,鉻含量愈高的鋼材,其碳含量也愈高,以確保在熱處理期間麻田散體的形成。不像沃斯田鐵不鏽鋼不具有鐵磁性,麻田散體不鏽鋼具有鐵磁性,可以利用磁粒檢測(Magnetic Particle Testing, MT)進行非破壞檢測(NDT)。
●肥粒鐵不鏽鋼(铁素体不锈钢)
這類不鏽鋼都具有BCC(體心立方)晶格結構,含鉻量在 6% ~ 30%之間,但是鎳元素的含量卻極低,甚至完全不含鎳元素,例如AISI 446(S44600)不鏽鋼。有時還含有少量的 鉬、鈦、鈮、鋁 等元素(例如AISI 439(SUS430LX)不鏽鋼、AISI 441(S44100)不鏽鋼)。這類的不鏽鋼具有導熱係數大,膨脹係數小、抗氧化性好、抗應力腐蝕性優良等特點,大多用於製造耐大氣、水蒸氣、水及氧化性酸腐蝕的零件。
●析出硬化不鏽鋼(沉淀硬化不锈钢)
析出硬化(Precipitation hardening),亦稱為時效硬化。是一種藉由熱處理促使析出物析出,而達到增加降伏強度(yield strength)的方法。這種類型的不鏽鋼經過熱處理後,具有優良的強度、耐蝕性和切削性,適合製作航太工業等用途的高精度元件。按照金相微觀組織,又可細分為 半沃斯田體析出硬化型不鏽鋼 與 麻田散體析出硬化型不鏽鋼 二類。
(一)半沃斯田體析出硬化型不鏽鋼︰
需先將沃斯田體相熱處理,使轉變成為麻田散體相,才能獲得析出硬化的效果,如 UNS S17700 (17-7 PH, Alloy 631)不鏽鋼。
(二)麻田散體析出硬化型不鏽鋼︰
析出硬化元素以銅為主,將合金施以單純的時效處理,即可獲得析出硬化的效果。因具有較高的硬度,故為較常使用的析出硬化型不鏽鋼,如 UNS S17400 (17-4 PH, Alloy 630)不鏽鋼。
●雙相不鏽鋼(双相不锈钢)
雙相不鏽鋼(Duplex stainless steel)是指其組織具有沃斯田體和肥粒鐵的不鏽鋼種(Austenitic-Ferritic)。能提供與沃斯田體不鏽鋼相同,甚至是更優異的抗腐蝕性,特別是氯離子造成的應力腐蝕開裂和孔蝕(點蝕/ 斑蝕/ 穿孔腐蝕/ 麻點腐蝕,pitting corrosion)。但不適合在高溫的環境下應用,因為它在高溫環境下會顯著降低硬度和衝擊韌性等機械性質。由於在含有氯離子液體環境中,具有優異的抗腐蝕能力,也常被用作海上結構和海水淡化設備的材料。除了提升抗腐蝕能力,這個種類的不鏽鋼還透過減少成本昂貴的鎳含量來降低不鏽鋼材成本。
Association for Materials Protection關於 孔蝕 的介紹(超連結是英文資料)
●超沃斯田體不鏽鋼
超沃斯田體不鏽鋼與沃斯田體不鏽鋼具有相同的金相組織,但是超沃斯田體不鏽鋼藉由增加鉬、鉻的含量,提高不鏽鋼材料抵抗含有氯離子的液體在金屬表面的局部區域出現縱深發展的腐蝕小孔(孔蝕 / 點蝕 / 斑蝕 / 穿孔腐蝕 / 麻點腐蝕,pitting corrosion) 或是在縫隙間發生腐蝕(縫隙腐蝕,crevice corrosion)的抗蝕能力。然而,為了保持沃斯田體不鏽鋼良好的機械和物理性能,所以也必須增加鎳含量。
Association for Materials Protection關於 孔蝕 的介紹(超連結是英文資料)
ScienceDirect 關於 縫隙腐蝕 的介紹(超連結是英文資料)
●不鏽鋼銲接填料金屬(銲條)
大多數不鏽鋼都具有良好的可焊性,並且可以經過多種焊接方式焊接而成。這些焊接方式包括電弧焊(arc welding)、電阻焊(resistance welding)、雷射焊接(laser beam welding)、電子束焊接(electron beam welding)、摩擦攪拌焊接(friction welding)、釺焊(brazing)。本網站收錄52種不鏽鋼銲接填料金屬(銲條)的化學組成、物理性質與機械性質資料,可分別適用於沃斯田體不鏽鋼、麻田散體不鏽鋼、肥粒鐵不鏽鋼、析出硬化不鏽鋼、雙相不鏽鋼基材。
●軸承用途不鏽鋼
軸承用途不鏽鋼為了提升一般不鏽鋼的抗腐蝕能力,在成份中至少含有 11% 的鉻元素。例如本網站列出的EN 1.3549(X89CrMoV18-1) 不鏽鋼,其鉻元素的含量就高達17~19%之間。
●高氮無鎳(生醫材料用途)不鏽鋼
沃斯田體不鏽鋼具有優良的性質,故常被作為骨科植入之用。雖然用於食品容器是安全的< 衛生福利部食品藥物管理署 不鏽鋼食品容器具性質介紹(超連結是中文網頁) >。但是一般的不鏽鋼材料,長期存在身體組織後,會溶出金屬元素。而這些金屬元素中的鎳元素,已被美國衛生與公眾服務部(U.S. Department of Health and Human Services)與國際癌症研究中心(International Agency for Research on Cancer, IARC)認定是人類的致癌物< 國立臺灣大學醫學院附設醫院新竹臺大分院 常見重金屬對人體危害 (超連結是中文網頁) > ,為了降低鎳的含量而開發這個系列,使用氮元素取代鎳元素。
●含稀土元素的不鏽鋼
在鋼材內添加稀土元素時(例如: 鑭(La)或鈰(Ce)元素),能形成極其穩定的氧化物、硫化物和氧硫化物。硫是鋼液裡的雜質,含量越低越好,一般的鋼料或是不鏽鋼不會刻意添加硫(快削鋼除外)。硫(S)由於化學性質較活潑,不會以硫原子的型態單獨存在,而是與其他金屬原子結合,產生化合物( 例如:MnS )。
實際在冶煉時,無法從鋼液完全去除(20ppm以下就非常困難)。含硫化合物的存在,會在後續軋延時被拉長,而不利於延伸率及韌性。因此,將稀土元素添加到鋼鐵材料時,它們會結合氧和硫,而形成氧化物、硫化物或是氧硫化物。此類介在物/夾雜物(inclusion)為球形,在軋延時不易被拉長,因此能大幅改善鋼料經過加工後的機械性質。