盡(jin)管鋼鐵(tie)材(cai)料防銹(xiu)的(de)方法(fa)(fa)很(hen)多(duo),但對要求(qiu)材(cai)料整體都有防銹(xiu)性的(de)某(mou)些機械零件、化工容器、生(sheng)活用品及其他特殊用品(如醫療用的(de)針、手術刀具、鉗(qian)和假牙等)來說,添加合金元素提(ti)高(gao)鋼鐵(tie)耐蝕性能(neng)的(de)方法(fa)(fa)無疑是最(zui)吸引人的(de)。

不銹鋼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)開始研(yan)究不銹(xiu)鋼到初步研(yan)制成功(gong)經歷了(le)整整一個(ge)世(shi)紀(ji)。不銹(xiu)鋼的(de)研(yan)究和開發(fa),大(da)致(zhi)可分為(wei)三個(ge)階(jie)(jie)段。從(cong)1797年到1878年這80多年時間,是(shi)不銹(xiu)鋼探索的(de)第(di)一階(jie)(jie)段。
最初研(yan)究者已(yi)經(jing)發現,在某些條件(jian)下(xia)鉻能提高鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)能,并(bing)對(dui)此進行了(le)(le)研(yan)究。但是由于各種條件(jian)的(de)局限,許多(duo)人錯(cuo)誤地認為鉻鋼(gang)(gang)的(de)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)差,其(qi)中就包括當時(shi)著名的(de)學者。因此,當時(shi)對(dui)鐵鉻合金的(de)研(yan)究目標從(cong)耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)轉為提高機械性(xing)能,發展了(le)(le)一系列的(de)低鉻結構鋼(gang)(gang)、工具鋼(gang)(gang)。
1798年,研究(jiu)者(zhe)(zhe)開始了(le)從礦石還原鉻(ge)的研究(jiu),并得到一些結果(guo)(guo)。1820年,研究(jiu)者(zhe)(zhe)在(zai)還原鉻(ge)礦石時成功(gong)地加入鐵(tie),制造出了(le)鐵(tie)鉻(ge)合金。1821年,世界上最早的鉻(ge)鐵(tie)出現(xian)(xian)了(le),這是研究(jiu)者(zhe)(zhe)用一種復雜的氧化物還原得到的。這種鉻(ge)鐵(tie)中(zhong)僅含有(you)17~60%的鉻(ge)而(er)含有(you)非(fei)常高(gao)的碳,很接近于現(xian)(xian)代(dai)特(te)(te)殊鋼精(jing)煉時所用的原料。為了(le)考核其耐蝕性,研究(jiu)者(zhe)(zhe)用這種鉻(ge)鐵(tie)制造成刀具(ju),結果(guo)(guo)卻很不理想。盡管刀具(ju)非(fei)常硬,可是卻特(te)(te)別易生銹。顯(xian)然,這是由于合金中(zhong)含鉻(ge)太低而(er)含碳過高(gao)。

1822年,鉻(ge)(ge)鐵耐(nai)腐蝕性的(de)(de)第二次研(yan)究(jiu)(jiu)開始了。研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)們(men)把(ba)含(han)1%~3%鉻(ge)(ge)、1%~5%碳的(de)(de)鋼(gang)作為(wei)試(shi)樣材料,放在稀硫酸中,試(shi)驗了鉻(ge)(ge)含(han)量、酸濃度等對(dui)腐蝕性的(de)(de)影響(xiang),但仍未(wei)獲得(de)結果。此后,研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)們(men)轉向研(yan)究(jiu)(jiu)鉻(ge)(ge)含(han)量較高(gao)的(de)(de)鐵鉻(ge)(ge)合(he)金的(de)(de)耐(nai)蝕性。
1838年,有(you)人提(ti)出“鉻含(han)量增(zeng)加(jia)時溶(rong)液中鐵鉻合金耐腐蝕性(xing)增(zeng)加(jia)”的報告。1872年,研究者提(ti)出含(han)有(you)30%~35%鉻的鐵,耐酸和(he)耐蝕性(xing)顯著(zhu)增(zeng)加(jia)的論點。
但在同(tong)一時期也有人得出(chu)不同(tong)甚至錯誤(wu)的(de)(de)(de)研究結果(guo)。1883年(nian),有人從(cong)海水(shui)腐蝕試驗得出(chu)高鉻(ge)鐵抗(kang)(kang)蝕性差的(de)(de)(de)錯誤(wu)結論(lun)。特別(bie)應(ying)該一提的(de)(de)(de)是,1872年(nian),英國人哈德(de)菲爾德(de)的(de)(de)(de)研究曾幾(ji)乎使鐵鉻(ge)合金(jin)耐(nai)腐蝕性的(de)(de)(de)研究工作(zuo)完全中斷。這位發明高錳(meng)耐(nai)磨鋼和變壓器硅鋼的(de)(de)(de)著名冶金(jin)學家,用含(han)(han)鉻(ge)17%、含(han)(han)碳1%~2%的(de)(de)(de)鐵鉻(ge)合金(jin)進行耐(nai)腐蝕性試驗,他(ta)誤(wu)認為硫酸是最典型的(de)(de)(de)腐蝕劑,故以(yi)50%的(de)(de)(de)硫酸作(zuo)為腐蝕液,結果(guo)得出(chu)了鉻(ge)是鋼抗(kang)(kang)酸性惡化(hua)的(de)(de)(de)錯誤(wu)結論(lun)。
當時(shi)不(bu)能(neng)在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼研(yan)制方面(mian)取得(de)突(tu)破(po)的(de)(de)(de)原因主要是: 1.當時(shi)所用(yong)的(de)(de)(de)鐵(tie)鉻(ge)(ge)合金(jin)含碳過高(gao)(gao)(gao),影響(xiang)了鉻(ge)(ge)發揮提高(gao)(gao)(gao)抗(kang)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)有(you)利作(zuo)用(yong);2.大(da)部分研(yan)究者(zhe)所選的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)含量低,低的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)含量只能(neng)改善(shan)熱處理性(xing)(xing)能(neng),而不(bu)能(neng)提高(gao)(gao)(gao)抗(kang)蝕性(xing)(xing);3.當時(shi)金(jin)屬腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)方面(mian)的(de)(de)(de)理論(lun)研(yan)究遠未成(cheng)(cheng)熟,這導致對(dui)腐(fu)(fu)蝕及抗(kang)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)(de)看(kan)法絕對(dui)化,不(bu)少研(yan)究者(zhe)試圖研(yan)制一種(zhong)能(neng)耐各(ge)種(zhong)酸、堿、鹽腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)類似(si)鉑和金(jin)的(de)(de)(de)耐蝕合金(jin),其結果當然是失敗的(de)(de)(de)。4.理論(lun)上的(de)(de)(de)不(bu)成(cheng)(cheng)熟導致腐(fu)(fu)蝕試驗方法方面(mian)的(de)(de)(de)錯誤,這就掩蓋了某些真是情況。
當時(shi)由于關于鉻(ge)(ge)對鋼抗(kang)蝕性(xing)(xing)的(de)(de)作用(yong)(yong)的(de)(de)研(yan)究(jiu)受(shou)阻,故對鐵鉻(ge)(ge)合金的(de)(de)研(yan)究(jiu)方向轉(zhuan)向了機械性(xing)(xing)能,特(te)別是(shi)耐磨性(xing)(xing)能,而鐵鉻(ge)(ge)合金也確實在這方面獲得了應用(yong)(yong)。1869年,建立了鉻(ge)(ge)鋼工廠(chang),這是(shi)最早生產鉻(ge)(ge)鋼的(de)(de)特(te)殊(shu)鋼廠(chang),專(zhuan)門生產含0.5%鉻(ge)(ge)的(de)(de)低合金鋼。在19世紀后期(qi),這樣的(de)(de)廠(chang)商還(huan)是(shi)有(you)好(hao)幾(ji)家(jia),有(you)的(de)(de)生產軍工用(yong)(yong)品,有(you)的(de)(de)制(zhi)造(zao)各種(zhong)堅固(gu)而美(mei)觀(guan)的(de)(de)工具,鉻(ge)(ge)含量高(gao)低不一(yi),最多有(you)達到(dao)25%的(de)(de)。

高(gao)錳耐(nai)磨鋼(gang)含碳1.0~1.3%,錳11~14%,為奧氏體鋼(gang),該鋼(gang)機械加(jia)工困難,大多鑄(zhu)造成型,故典型牌號為ZGMn13。該種鋼(gang)在較強烈的沖(chong)擊摩(mo)擦條件下具(ju)有高(gao)耐(nai)磨性和抗沖(chong)擊能(neng)力,且不(bu)會發生冷(leng)脆。高(gao)錳耐(nai)磨鋼(gang)主要作鐵路道(dao)叉(cha)、坦克、拖拉機履帶、碎石機顎板、挖掘機鏟(chan)斗斗齒以及防彈鋼(gang)板、保險箱鋼(gang)板等。

