不锈钢小知识

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通俗地说，不锈钢就是不容易生锈的钢，实际上一部分不锈钢，既有不锈性，又有耐酸性（耐蚀性）。不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜（钝化膜）的形成。这种不锈性和耐蚀性是相对的。试验表明，钢在大气、水等弱介质中和硝酸等氧化性介质中，其耐蚀性随钢中铬含水量的增加而提高，当铬含量达到一定的百分比时，钢的耐蚀性发生突变，即从易生锈到不易生锈，从不耐蚀到耐腐蚀。不锈钢的分类方法很多。按室温下的组织结构分类，有马氏体型、奥氏体型、铁素体和双相不锈钢；按主要化学成分分类，基本上可分为铬不锈钢和铬镍不锈钢两大系统；按用途分则有耐硝酸不锈钢、耐硫酸不锈钢、耐海水不锈钢等等，按耐蚀类型分可分为耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、耐晶间腐蚀不锈钢等；按功能特点分类又可分为无磁不锈钢、易切削不锈钢、低温不锈钢、高强度不锈钢等等。由于不锈钢材具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，所以在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中获取得广泛的应用。

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不锈钢的物理性能主要用以下几方面来表示：
①．热膨胀系数
    因温度变化而引起物质量度元素的变化。膨胀系数是膨胀－温度曲线的斜率，瞬时膨胀系数是特定温度下的斜率，两个指定的温度之间的平均斜率是平均热膨胀系数。膨胀系数可以用体积或者是长度表示，通常是用长度表示。
②．密度
    物质的密度是该物质单位体积的质量，单位是kg/m3或1b/in3。　
③．弹性模量
    当施加力于单位长度棱住的两端能引起物体在长度上的单位变化时，单位面积上所需的力称为弹性模量。单位为1b/in3或N/m3。
④．电阻率
    在单位长度立方体材料的两对面之间测量的电阻，单位用Ω·m，μΩ·cm或（已废的）Ω/(circular mil.ft)来表示。
⑤．磁导率
    无量纲系数，表示物质易被磁化的程度，是磁感应强度与磁场强度之比。
⑥．熔化温度范围
    确定合金开始凝固和凝固完了的温度。
⑦．比热
    单位质量的物质温度改变1度所需要的热量。在英制和CGs制中二者比热的数值相同，因为热量的单位（Biu或cal)取决于单位质量的水升高1度听需的热量。国际单位制中比热的数值与英制或CGS制是不同的，因为能量的单位（J）是按不同的定义定的。比热的单位是Btu(1b·0F)及J/（kg ·k）。
⑧．热导率
    物质导热的速率的量度。在单位截面积物质上建立单位长度上的1度的温度梯度时，那么热导率定义为单位时间传导的热量，热导率的单位为 Btu/(h·ft·0F)或w/(m ·K)。
⑨．热扩散率
    是确定物质内部温度前迁速率的一种性能，是热导率对比热和密度乘积的比值，热扩散率单位以Btu/(h·ft·0F)或w/(m·k)表示。

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不锈钢是重要车材
    汽车运输业使用不锈钢呈世界性扩展趋势，以美国为代表，中国刚刚起步，是很大的潜在市场。不锈钢由于强度高，相对重量比较轻，特别是受冲击以后，吸收能量比其他金属材料轻，安全性能好，是汽车运输业使用的重点材料。美国年汽车生产1000多万辆，每辆仅排气管部分就使用40~50kg铁素体钢，根据国外经验，我国对铁素体钢的使用量将会增长。

    加拿大庞巴迪公司Parkjell工厂在1982年至1992年期间，累计生产了1546辆客车，其中不锈钢车占89%；1984年至1990年间，日本生产了13000辆轨道客车，其中不锈钢车占50%；日本东急车辆公司（TOKYO CAR CORPORATION）在1990年至1994年期间，生产了1794辆客车，其中不锈钢车占62%。

车用不锈钢发展回顾
    世界不锈钢车体主要经历了4个发展阶段：仅外墙板为不锈钢的外板不锈钢车、碳钢底架的半不锈钢车、全不锈钢和轻量化不锈钢车。

    世界上最早把不锈钢材料用于车辆制造的是美国Budd公司。它于1932年研制出世界上第一台不锈钢铁路客车。现在日本的不锈钢车技术居世界先进水平。目前，国际上发达国家如日本、德国等国家铁路和城轨车辆普遍使用不锈钢、铝合金等多种材料，这是轨道车辆轻量化和高档化发展的要求，是今后轨道车的主要发展方向。

    中国第一次生产不锈钢车是1987年，长春轨道客车股份有限公司采用太原钢铁公司的0Cr18Ni9材料，使用传统的电弧焊工艺生产了2辆Rw22型软卧车，车体长23.6m、宽3105mm，这两辆车配属给了铁路武昌车辆段。2003年2月，长春轨道客车股份有限公司完成1列4辆地铁不锈钢车车体的制造，该车将用于北京13号线上。车体比碳钢车体减轻2t左右，已经通过静强度试验，这标志着我国已经掌握轻量化不锈钢车体的设计与制造。2003年7月，我国自行研制生产的首列不锈钢城轨客车在长春轨道客车股份有限公司下线。这也是我国第一个时速达到100km的城市轨道客车。

    在上世纪90年代之前，我国大量需求的是各种碳钢车，对于不锈钢、铝合金等高档次车辆的需求几乎没有，这主要受当时经济发展水平的制约。进入90年代以后，随着经济的发展和生活水平的提高，市场对于高档次车辆的需求大大增加。如上海、广州、武汉和重庆的城市轨道交通选用铝合金车，天津市滨海快速轨道交通选用不锈钢车；北京市即将承办奥运会，为提高地铁车的档次，决定今后主要使用不锈钢车；在铁路交通方面，广深线已经开行了瑞典生产的X2000不锈钢车，并且还即将开行时速210km/h铝合金电动车组；青藏铁路考虑采用不锈钢铁路客车。

    国产不锈钢车要想形成批量、降低成本，重点是要解决好不锈钢车材料国产化问题。在日本、韩国等国的不锈钢车使用的都是车辆专用的奥氏体高强度冷轧不锈钢板。这种材料的化学成分、机械性能和表面花纹都已形成标准。目前，我国还没有这种材料。

不锈钢车的优势
    1、外表面无需涂装。无论碳钢车还是铝合金车，车体的外表面均需涂刷油漆。油漆能够增加车辆的美观性，更主要的是增加车辆的防腐性能，延长使用寿命。由于不锈钢良好的防腐性能，不锈钢车外表面不涂刷油漆，这是不锈钢车最显著的优点。这将降低车辆制造成本，节省用户维护油漆的费用。为了增加不锈钢车外在美观效果，一般在车体的外表面粘贴装饰彩带，另外，不锈钢车表面使用的并不是普通不锈钢板，而是带有各种装饰花纹特殊不锈钢板。

    2、可有效实现车辆轻量化。一方面，由于不锈钢具有良好的防腐性能，在结构设计时，不必像碳钢车那样要进行防腐蚀处理；另一方面，由于采用高强度冷轧奥氏冷轧不锈钢板，可以使结构更加轻便。日本有关资料表明，轻量化不锈钢车体可以比碳钢车体减轻47%的重量。

    3、可有效提高车辆使用寿命。腐蚀对于车体的寿命有很大的影响，由于腐蚀，碳钢车每隔6~7年要进行一次厂修，厂修时，需拆除车辆所有的内装、设备后，再对车体的腐蚀部位进行焊补，然后像新造车一样对车体再次涂漆，重新安装所有内装，设备。显然，厂修客车会花费较大的费用、较长的时间。由于不锈钢防腐性能优越，不锈钢车体基本不需要维修。

不锈钢车就是好
    在目前的碳钢、不锈钢和铝合金车体中，制造工艺最复杂。轻量化不锈钢车使用高强度冷轧不锈钢板，其强度是通过加工硬化实现的。因此，不锈钢车可避免使用电弧焊，基本上使用点焊工艺。此外，不锈钢车为无涂装车，为了外表面的美观性，不锈钢梁柱的制造精度要达到很高的水平，特别是侧墙、端墙为平板的鼓形车体，制造难度最高。

    目前，中国还没有不锈钢车成本的统计资料。据日本的统计资料，从制造成本看，铝合金车体的造价远高于不锈钢车和碳钢车。不锈钢车体与碳钢车体的造价比较接近，仅稍高于碳钢车体。从维修费用看，不锈钢车维修费用最低。从轻量化水平看，不锈钢车体要稍重于铝合金车体。综合考虑制造、维修和能耗方面的费用，不锈钢车要大大低于铝合金车和碳钢车，所以不锈钢是最经济的车辆。