盡管(guan)鋼鐵材料(liao)防(fang)銹的方(fang)法很多(duo),但對要求材料(liao)整體都有防(fang)銹性(xing)的某些機械零件、化工容器、生(sheng)活用(yong)(yong)品(pin)及其他特殊用(yong)(yong)品(pin)(如醫療用(yong)(yong)的針、手(shou)術(shu)刀具、鉗(qian)和假牙等)來說,添加合金元素(su)提高鋼鐵耐(nai)蝕性(xing)能(neng)的方(fang)法無疑是最吸(xi)引人的。


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 不銹鋼(gang)的誕生和大多數科研成果一樣,并非個別人的研究結果,而是許多冶金工作者長期努力、互相借鑒、不斷研究的結果。最后于上世紀初,在社會已具備一定的物質生產條件(主要是低碳鉻鐵的制成)以及理論研究已取得進展(主要是鐵鉻合金中碳對腐蝕性的影響),而產業部門又急需的情況下,不銹鋼材應運而生了。


 從(cong)開(kai)始研究(jiu)不銹鋼(gang)(gang)到初步研制成功經歷(li)了整整一個(ge)世紀。不銹鋼(gang)(gang)的研究(jiu)和(he)開(kai)發,大致可分為三(san)個(ge)階(jie)段(duan)。從(cong)1797年到1878年這(zhe)80多年時間,是不銹鋼(gang)(gang)探(tan)索(suo)的第一階(jie)段(duan)。


 最初研究(jiu)者(zhe)(zhe)已經發現,在某些(xie)條件下(xia)鉻(ge)(ge)(ge)能提高(gao)鋼的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)能,并(bing)對此進行了研究(jiu)。但(dan)是由(you)于各種條件的(de)(de)局限,許(xu)多人錯誤地認為鉻(ge)(ge)(ge)鋼的(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)差(cha),其中就(jiu)包括當(dang)時(shi)(shi)著(zhu)名的(de)(de)學者(zhe)(zhe)。因此,當(dang)時(shi)(shi)對鐵鉻(ge)(ge)(ge)合金的(de)(de)研究(jiu)目標從耐腐蝕(shi)性(xing)轉為提高(gao)機械性(xing)能,發展了一系列的(de)(de)低鉻(ge)(ge)(ge)結構鋼、工具鋼。


 1798年,研(yan)(yan)究者開始(shi)了(le)從礦(kuang)石還原(yuan)鉻的(de)(de)(de)研(yan)(yan)究,并得(de)到(dao)一些結(jie)果。1820年,研(yan)(yan)究者在還原(yuan)鉻礦(kuang)石時(shi)成功地加入鐵,制造出了(le)鐵鉻合金。1821年,世界上最早的(de)(de)(de)鉻鐵出現了(le),這是(shi)(shi)研(yan)(yan)究者用一種復(fu)雜的(de)(de)(de)氧化物還原(yuan)得(de)到(dao)的(de)(de)(de)。這種鉻鐵中僅含(han)有17~60%的(de)(de)(de)鉻而含(han)有非(fei)常(chang)(chang)高的(de)(de)(de)碳,很接(jie)近于現代(dai)特殊鋼精煉時(shi)所用的(de)(de)(de)原(yuan)料。為了(le)考(kao)核其耐蝕性,研(yan)(yan)究者用這種鉻鐵制造成刀具(ju),結(jie)果卻(que)很不理想(xiang)。盡管刀具(ju)非(fei)常(chang)(chang)硬,可是(shi)(shi)卻(que)特別易生銹。顯然,這是(shi)(shi)由(you)于合金中含(han)鉻太低而含(han)碳過高。


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 1822年,鉻(ge)(ge)鐵(tie)耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)的第二次研究開始(shi)了。研究者們把含1%~3%鉻(ge)(ge)、1%~5%碳的鋼作為試樣(yang)材料,放在稀硫酸中(zhong),試驗了鉻(ge)(ge)含量、酸濃度等對腐蝕(shi)(shi)性(xing)的影響,但仍未獲得結果。此后,研究者們轉向研究鉻(ge)(ge)含量較高的鐵(tie)鉻(ge)(ge)合(he)金的耐蝕(shi)(shi)性(xing)。


 1838年,有人提(ti)出(chu)“鉻(ge)含量增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)時溶液中鐵鉻(ge)合金(jin)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)”的報告。1872年,研究(jiu)者提(ti)出(chu)含有30%~35%鉻(ge)的鐵,耐(nai)(nai)酸(suan)和耐(nai)(nai)蝕(shi)性顯著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)的論(lun)點。


 但在同(tong)一時期也有人得出(chu)不同(tong)甚至錯誤(wu)的(de)研究結(jie)果(guo)(guo)。1883年,有人從(cong)海水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試驗得出(chu)高(gao)鉻(ge)(ge)鐵(tie)抗(kang)蝕(shi)(shi)性差的(de)錯誤(wu)結(jie)論。特別(bie)應(ying)該一提的(de)是,1872年,英國人哈(ha)德菲爾德的(de)研究曾幾乎使鐵(tie)鉻(ge)(ge)合金耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)研究工作完全中斷。這位發明高(gao)錳耐磨鋼和(he)變壓器硅鋼的(de)著(zhu)名冶金學家(jia),用含(han)(han)鉻(ge)(ge)17%、含(han)(han)碳1%~2%的(de)鐵(tie)鉻(ge)(ge)合金進行耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性試驗,他誤(wu)認(ren)為硫(liu)酸(suan)是最(zui)典型的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)劑,故(gu)以50%的(de)硫(liu)酸(suan)作為腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液,結(jie)果(guo)(guo)得出(chu)了鉻(ge)(ge)是鋼抗(kang)酸(suan)性惡化(hua)的(de)錯誤(wu)結(jie)論。


 當時不能在不銹鋼(gang)研(yan)(yan)制方(fang)面(mian)(mian)取(qu)得突破的(de)原因(yin)主要是: 1.當時所(suo)(suo)用(yong)的(de)鐵鉻合金(jin)含(han)碳過高(gao),影響了鉻發揮提(ti)高(gao)抗腐(fu)蝕性(xing)能的(de)有利(li)作用(yong);2.大部分研(yan)(yan)究者所(suo)(suo)選的(de)鉻含(han)量(liang)低,低的(de)鉻含(han)量(liang)只(zhi)能改善熱處理(li)性(xing)能,而不能提(ti)高(gao)抗蝕性(xing);3.當時金(jin)屬腐(fu)蝕性(xing)方(fang)面(mian)(mian)的(de)理(li)論(lun)研(yan)(yan)究遠未(wei)成(cheng)熟(shu),這(zhe)(zhe)導(dao)致對(dui)腐(fu)蝕及(ji)抗蝕性(xing)的(de)看法絕對(dui)化,不少研(yan)(yan)究者試圖(tu)研(yan)(yan)制一種能耐(nai)各種酸、堿、鹽(yan)腐(fu)蝕的(de)類似鉑和金(jin)的(de)耐(nai)蝕合金(jin),其結果當然是失(shi)敗(bai)的(de)。4.理(li)論(lun)上的(de)不成(cheng)熟(shu)導(dao)致腐(fu)蝕試驗方(fang)法方(fang)面(mian)(mian)的(de)錯誤,這(zhe)(zhe)就掩(yan)蓋(gai)了某些真是情況。


 當時(shi)由于(yu)關(guan)于(yu)鉻(ge)對鋼(gang)抗蝕性的(de)(de)(de)(de)作用的(de)(de)(de)(de)研究受阻,故對鐵(tie)鉻(ge)合金(jin)的(de)(de)(de)(de)研究方(fang)向轉向了機(ji)械性能,特(te)別是耐(nai)磨性能,而(er)(er)鐵(tie)鉻(ge)合金(jin)也確實在這方(fang)面獲得了應用。1869年,建(jian)立了鉻(ge)鋼(gang)工(gong)(gong)廠,這是最早生產(chan)鉻(ge)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)特(te)殊鋼(gang)廠,專(zhuan)門(men)生產(chan)含(han)0.5%鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)低合金(jin)鋼(gang)。在19世紀(ji)后期,這樣的(de)(de)(de)(de)廠商還是有(you)(you)(you)好(hao)幾家,有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)生產(chan)軍工(gong)(gong)用品,有(you)(you)(you)的(de)(de)(de)(de)制造各種堅固而(er)(er)美觀的(de)(de)(de)(de)工(gong)(gong)具,鉻(ge)含(han)量高低不一,最多(duo)有(you)(you)(you)達到25%的(de)(de)(de)(de)。


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 高錳(meng)耐磨(mo)鋼(gang)含碳1.0~1.3%,錳(meng)11~14%,為奧(ao)氏體鋼(gang),該(gai)鋼(gang)機械加工困難(nan),大多鑄造成型,故(gu)典型牌(pai)號為ZGMn13。該(gai)種(zhong)鋼(gang)在較強烈的沖擊(ji)摩擦條(tiao)件下具有(you)高耐磨(mo)性和抗沖擊(ji)能力,且不會發生(sheng)冷(leng)脆。高錳(meng)耐磨(mo)鋼(gang)主要作鐵(tie)路道叉、坦克、拖拉(la)機履帶、碎石機顎板、挖掘機鏟斗斗齒以及防彈鋼(gang)板、保險箱鋼(gang)板等(deng)。