不鏽鋼的類型參數指標

自本世紀初發明不鏽鋼以來，不鏽鋼就把現代材料的形象和建築利用中的出色聲譽集於一身，使其競爭對手羨慕不已。 不鏽鋼的類型參數指標 隻要鋼種選擇的精確，加工適當，保養合適，不鏽鋼不會產生腐蝕、點蝕 、鏽蝕或磨損。不鏽鋼還是建築用金屬材料中強度最高的材料之一。由於不鏽鋼具有良好的耐腐蝕性，所以它能使結構部件永久地保持工程設計的完整性。含鉻不鏽鋼還集機械強度和高延伸性於一身，易於部件的加工製造，可滿足建築師和結構設計職員的需要。 在建築 、大樓和結構的行業中，不鏽鋼成功的關鍵是其具有良好的耐腐蝕性能。不鏽鋼為什麽耐腐蝕？ 所有金屬都和大氣中的氧氣進行反應，在表麵形成氧化膜。不幸的是，在普通碳鋼上形成的氧化鐵繼續進行氧化，使鏽蝕不斷擴大，終究形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金屬（例如 ，鋅，鎳和鉻）進行電鍍來保證碳鋼表麵，但是，正如人們所知道的那樣，這類保護僅是一種薄膜。假如保護層被破壞，下麵的鋼便開始鏽蝕。 不鏽鋼的耐腐蝕性取決於鉻，但是由於鉻是鋼的構成部分之一，所以保護方法不盡相同。 在鉻的添加量達到10．5％時 ，鋼的耐大氣腐蝕性能明顯增加，但鉻含量更高時，盡管仍可進步耐腐蝕性，但不明顯。啟事是用鉻對鋼進行合金化處理時，把表麵氧化物的類型改變成了類似於純鉻金屬上形成的表麵氧化物 。這類緊密粘附的富鉻氧化物保護表麵，防止進一步地氧化。這類氧化層極薄，透過它可以看到鋼表麵的自然光澤，使不鏽鋼具有獨特的表麵。而且 ，假如損壞了表層 ，所暴露出的鋼表麵會和大氣反應進行自我修理，從頭形成這類"鈍化膜"，繼續起保護感化。 是以，所有的不鏽鋼都具有一種共同的特性，即鉻含量均在10．5％以上。 不鏽鋼的類型 "不鏽鋼"一詞不僅僅是單純指一種不鏽鋼，而是表示一百多種產業不鏽鋼，所開發的每種不鏽鋼都在其特定的利用領域具有良好的性能。成功的關鍵首先是要弄清用處 ，然後再確定精確的鋼種。有關不鏽鋼的進一步具體情況可參見由NiDI編製的"不鏽鋼指南"軟盤。 幸而和建築構造利用領域有關的鋼種通常隻有六種。它們都含有17～22％的鉻，較好的鋼種還含有鎳。添加鉬可進一步改善大氣腐蝕性，特別是耐含氯化物大氣的腐蝕。

鋼種

典型鋼成分

430

17%Cr

0.07%C

304L

18%Cr

10%Ni

0.03%C

304

18%Cr

10%Ni

0.06%C

316L

17%Cr

12%Ni

0.03%C

2.5%Mo

316

17%Cr

12%Ni

0.06%C

2.5%Mo

2205

22%Cr

5.5%Ni

0.03%C

3%Mo

耐大氣腐蝕 經驗表明，大氣的腐蝕程度因地域而異。為便於說明，建議把地域分成四類，即 ：鄉村，城市 ，產業區和沿海地區。 鄉村是基本上無汙染的區域。該區人口密度低，隻有沒有汙染的產業 。 城市為典型的居住 、貿易和輕產業區，該區內有輕度汙染，例如交通汙染。 產業區為重產業造成大氣汙染的區域。汙染可能是由於燃油所形成的氣體，例如硫和氮的氧化物，或者是化工廠或加工廠開釋的其它氣體。空氣中懸遊的顆粒，像鋼鐵生產過程中產生的灰塵或氧化鐵的沉積也會使腐蝕增加。 沿海地區通常指的是距海邊一英裏以內的區域。但是，海洋大氣可以向內陸縱深蔓延，在海島上更是如此，盛行風來自海洋，而且天氣惡劣。例如，英國天氣條件就是如此 ，所以全部國家都屬於沿海區域。假如風中夾雜著海洋霧氣，特別是由於蒸發造成鹽沉積集聚，再加上雨水少，不經常被雨水衝洗，沿海區域的條件就更加不利。假如還有產業汙染的話 ，腐蝕性就更大 。 美國、英國、法國、意大利、瑞典和澳大利亞所進行的研究工作已確定了這些區域對各種不鏽鋼耐大氣腐蝕的影響。有關內容在NiIDI出版的《建築師便覽》中作了簡單先容，該書中的表可以幫助設計職員為各種區域選擇本錢效益最好的不鏽鋼。 在進行選擇時，首要的是確定是否還有當地的身分影響使用現場環境。例如，不鏽鋼用在工廠煙囪的下方，用在空調排氣擋板四周或廢鋼場四周，會存在非一般的條件。維修及清理 和其它曝露於大氣中的材料一樣，不鏽鋼也會髒。今後的講座將分析影響維修及清理本錢的設計身分。但是 ，在雨水衝洗 ，人工衝洗和已髒表麵之間還存在著一種相互關係。 通過把相同的板條直接放在大氣中和放在有棚的地方確定了雨水衝洗的效果。人工衝洗的效果是通過人工用海綿沾上肥皂水每隔六個月擦洗每塊板條的右邊來確定的 。結果發現，與放在有棚的地方和不被衝洗的地方的板條相比，通過雨水衝洗和人工擦洗往除表麵的灰塵和淤積對表麵情況有良好的感化。而且還發現，表麵加工的狀況也有影響 ，表麵平滑的板條比表麵粗糙的板條效果要好。 是以洗刷的間隔時間受多種身分影響，首要的影響身分是所要求的審美標準。固然很多不鏽鋼幕牆僅僅是在擦玻璃時才進行衝洗，但是，一般來講，用於外部的不鏽鋼每年洗刷兩次。 典型用處 大多數的使用要求是長期保持建築物的原有外貌。在確定要選用的不鏽鋼類型時，首要考慮的是所要求的審美標準、所在地大氣的腐蝕性和要采用的清理製度。 然而，其它利用愈來愈多的隻是尋求結構的完整性或不透水性。例如 ，產業建築的屋頂和側牆。在這些利用中 ，物主的建造本錢可能比審美更為首要，表麵不很幹淨也可以。 在幹燥的室內環境中使用430不鏽鋼效果相當好。但是，在鄉村和城市要想在戶外保持其外觀，就需經常進行清洗。在汙染嚴重的產業區和沿海地區，表麵會非常髒，甚至產生鏽蝕。但要獲得戶外環境中的審美效果 ，就需采用含鎳不鏽鋼。所以，304不鏽鋼廣泛用於幕牆、側牆、屋頂及其它建築用處，但在腐蝕性嚴重的產業或海洋大氣中，最好采用316不鏽鋼 。 現在，人們已充分熟悉到了在結構利用中使用不鏽鋼的優越性。有幾種設計準則中包括了304和316不鏽鋼。由於"雙相"不鏽鋼2205已把良好的耐大氣腐蝕性能和高抗拉強度及彈限強度融為一體，所以，歐洲準則中也包括了這類鋼。產品外形 實際上，不鏽鋼是以全標準的金屬外形和尺寸生產製造的，而且還有很多特殊外形。最常用的產品是用薄板和帶鋼製成的 ，見下圖所示。

建築利用中不鏽鋼的厚度

標準線規

mm

10

3.25

門擋板和框架

12

2.64

雨水擋板

14

2.03

照明燈用柱

室內柱子的包殼

16

1.62

無襯板

18

1.22

窗台

20

0.91

異型屋頂和側牆

22

0.71

防滑條、卡子

24

0.56

複合型材和板

26

0.38排水槽，外露式防雨板

手製屋頂材料

28

0.27

也用中厚板生產特殊產品，例如 ，生產熱軋結構型鋼和擠壓結構型鋼。而且還有圓型、橢圓型、方型、矩型和六角型焊管或無縫鋼管及其它形式的產品，包括型材、棒材 、線材和鑄件。 表麵狀況 正如後麵將談到的，為了滿足建築師們美學的要求 ，已開發出了多種不同的商用表麵加工。例如，表麵可所以高反射的或者無光澤的；可所以光麵的、拋光的或壓花的；可所以著色的 、彩色的、電鍍的或者在不鏽鋼表麵蝕刻有圖案，以滿足設計職員對外觀的各種要求。 保持表麵狀況是輕易的。隻需偶然進行衝洗就能往除灰塵。由於耐腐蝕性良好，也可以輕易地往除表麵的塗寫汙染或類似的其它表麵汙染。 設計 六十多年以來，建築師們一向選用不鏽鋼來建造本錢效益好的永久性建築物 。現有的很多建築物充分說明了這類選擇的精確性。有些是非常具有觀賞性的，如紐約市的Chrysler大廈。但在很多其它利用中，不鏽鋼所起的感化不是那麽引人諦視，可是在建築物的美學和性能方麵卻起著首要感化。例如，由於不鏽鋼比其它相同厚度的金屬材料更具有耐磨性和耐壓痕性，所以在人口活動量大的地方修建人行道時，它是設計職員的首選材料。 不鏽鋼用作建造新的建築物和用來修複曆史名勝古跡的結構材料已有70多年了。初期的設計是按照基本原則進行計算的。今天，設計規範，例如，美國土木工程師學會的標準ANSI/ASCE-8-90"冷成型不鏽鋼結構件設計規範"和NiDI與Euro Inox聯合出版的"結構不鏽鋼設計手冊"已簡化了使用壽命長，完整性好的建築用結構件的設計。 未來展看 由於不鏽鋼已具備建築材料所要求的很多理想性能，它在金屬中可以說是唯一無二的，而其發展仍在繼續。為使不鏽鋼在傳統的利用中性能更好，一向在改進現有的類型，而且，為了滿足高級建築利用的嚴格要求，正在開發新的不鏽鋼。由於生產效率不斷進步，質量精益求精，不鏽鋼已成為建築師們選擇的最具有本錢效益的材料之一。 不鏽鋼集性能、外觀和使用特性於一身，所以不鏽鋼仍將是世界上最好的建築材料之一 。