不锈钢材料指南：在快速成型中使用不锈钢

不锈钢用途广泛，应用范围广泛。不锈钢具有极强的抗拉应力、耐腐蚀和防锈性能，使其成为快速成型的重要组成部分。要使用不锈钢，了解其所有特性至关重要。因此，需要一份不锈钢材料选择指南，其中详细介绍了不同类型的不锈钢、其等级、品质和用途。

为了让您更轻松地选择合适的不锈钢材料，本文将详细介绍不同等级的不锈钢、不锈钢的工作原理以及可用于项目的不同类型的不锈钢。本文还将帮助您了解如何选择合适的不锈钢等级以进行快速原型制作。

什么是不锈钢？

不锈钢材料的特性

构成不锈钢的金属元素对其化学和机械性能起着重要作用。正因如此，不锈钢是快速成型制造方法（例如数控加工和钣金制造）中的重要材料。不锈钢的质量取决于您要使用的不锈钢等级。不过，以下是一些适用于您可能使用的所有等级不锈钢的一般特性。

耐腐蚀

不锈钢含有铬，使其具有极强的耐腐蚀性。这是钢最重要的特性之一，这使得不锈钢在许多快速成型工艺（例如数控加工）中非常有用。由于元素的混合方式，不锈钢还能承受恶劣的化学和大气条件。

高抗拉强度

不锈钢的另一个重要特性是其高抗拉强度。正因如此，不锈钢是制造耐压耐重物品的绝佳材料。

强度和韧性

即使在恶劣的环境下，不锈钢也能承受摩擦和冲击。不锈钢还能承受能量，在受到压力时不会破裂或断裂。

延展性

不锈钢延展性极佳，能够承受制造过程中产生的应力而不变形。此外，不锈钢金属质地坚硬，散热迅速。因此，如果没有合适的工具，切割或成型非常困难。如果需要返工，可能会导致零件损坏和浪费。

不锈钢的优点

不锈钢因其诸多实用特性而被广泛应用于许多领域。以下列出了不锈钢在不同行业应用的一些原因。

• 耐腐蚀由于不锈钢是一种合金，铬元素使其具有防锈性能。因此，不锈钢可以用来制造耐氯、碱和酸性环境而不生锈的物品。416、316、440、2205等不同等级的不锈钢都具有优异的耐腐蚀性能。
• 抗拉强度。 416 级和 431 级不锈钢比其他金属具有更高的抗拉强度。这是因为即使在极高或极低的温度下，它也能承受更大的重量和压力。
• 易于维护。 不锈钢制成后易于维护，因此其长期价值高于其初始成本。
• 耐热。 2205 和 416 等不锈钢等级能够抵抗高温引起的结垢。因此，它们更适合制造暴露在极端温度下的物品。

不锈钢的缺点

然而，尽管不锈钢的特性使其在很多情况下都非常有用，但它也存在一些问题。以下是一些在后续工作中使用不锈钢的缺点。

• 昂贵的。 不锈钢含有镍和铬等合金元素，这使得它比其他类型的钢材更昂贵。这些元素是不锈钢防锈的关键。由于不锈钢的加工方式，其表面处理和抛光成本也很高。
• 容易变脏。 不锈钢制品容易变脏，从而降低其吸引力。
• 难以制造。 根据所用不锈钢的类型，制造过程可能非常困难。因此，在选择合适的不锈钢之前，您需要了解不同等级的不锈钢。

不同类型的不锈钢

在为您的项目选择不锈钢等级之前，您需要了解不同类型的不锈钢。每种类型的不锈钢都有不同的特性。因此，在某些情况下，它们是不错的选择。以下是主要的不锈钢类型及其所属的等级。

铁素体不锈钢

铁素体不锈钢因其比其他类型的钢材更坚固，常用于建筑项目。它们具有与纯铁或碳钢相同的体心立方晶体结构 (BCC)，并且含有更多的铁和铬，以及少量的其他金属。

由于其结构，铁素体不锈钢无法通过加热硬化。铁素体不锈钢价格也较低。当外观不重要时，铁素体不锈钢是一个不错的选择。

在不同类型的铁素体钢中，可以找到镍、锰、硅、磷、硫和钛等金属元素。以下是由铁素体钢制成的常见不锈钢牌号列表：

• 409 年级。 这种不锈钢在极端温度下不会生锈，且具有良好的机械性能。它主要用于汽车排气管、暴露在高温下的建筑物等。
• 416 年级。 这种铁素体钢最适合机械加工。因此，它可用于制造螺纹加工零件、螺母、泵和电机轴、阀门以及齿轮。
• 430 级。 430 级铁素体不锈钢不易生锈，并且耐热、耐氧化。因此，该等级不锈钢常用于食品工业和家用产品的制造。

奥氏体不锈钢

市场上最知名的钢种之一是奥氏体不锈钢，例如 316 不锈钢。它们具有面心立方 (FCC) 晶体结构，并含有大量的镍和铬。因此，它们具有出色的耐腐蚀性，并且无磁性，尤其是在退火后。

由于镍含量高且冷加工后强度更高，奥氏体不锈钢在低温下性能优异。此外，奥氏体不锈钢还可用于食品和生产行业。以下介绍三种常用的奥氏体不锈钢及其用途。

• 316 年级。 316 级不锈钢有两种类型：316 和 316 L。这两种类型都易于加工。因此，它们可用于食品工业和发电工业，通过快速成型技术制造产品。
• 304级。 您很可能会遇到这种不锈钢。它的有色金属成分是镍和铬。因此，它常用于制造可在盐水环境中使用的物品，例如食品工业中使用的紧固件、管道和冷冻机等。
• 310级这种不锈钢具有极强的耐高温性能。由于其耐热性和抗结垢性，它们被用作燃烧罐的低温材料。基于这一特性，它们还有其他用途。

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马氏体不锈钢

马氏体不锈钢含碳量高（0.1% 至 0.12%）且铬含量高（10.5% 至 18%），且具有磁性。由于碳含量高，这类不锈钢需要加热和冷却才能硬化。

因此，它们可用于需要不锈钢的强度、耐久性和可加工性的应用中。马氏体不锈钢有很多种。以下是一些在快速成型中最常用的钢种。

• 431 年级。 在我们讨论的马氏体不锈钢中，431 级是最不易生锈的。经过回火等热处理后，它会变得坚硬，并且非常耐腐蚀。因此，它常用于制造淡水中的部件。
• 440 级。 440 级钢材有三种型号：440a、440b 和 440c。它们由坚硬的高碳钢制成，并经过热处理，使其坚固耐磨。此外，它们不会受到酸、碱或水的损害。因此，它们可以在涉及这些条件的场合使用。
• 416 年级。 如果您想加工不锈钢，416 级是最佳选择之一（可加工性约为 85%）。因此，它是制造电机轴、螺钉、螺母、螺栓、齿轮和阀门的重要材料。

双相不锈钢

双相不锈钢是一种新型不锈钢，主要由等量的铁素体和奥氏体元素组成。这种混合物具有非常高的强度和耐腐蚀性，尤其是耐氯化物腐蚀。

双相钢还具有抗应力的特性，因为它们含有高含量的铬和钼，以及低含量的镍。这使得它们的强度是其他类型钢材的两倍。双相钢经济高效，常用于海上设施、建筑和施工领域。双相钢有两种不同的等级，分别是：

• 2304 级。 人们喜欢2304级不锈钢，因为它不生锈，而且非常坚固。它们比316级不锈钢更好，因为它们不含钼。它们是制造食品和饮料行业产品的热门材料。
• 2205 级。 2205 级不锈钢兼具铁素体和奥氏体不锈钢的特性。由于其钼和铬含量高，因此具有很强的抗锈能力。

沉淀硬化不锈钢

通过沉淀硬化的不锈钢包括奥氏体或马氏体不锈钢。这类不锈钢也可以通过热处理，使其易于加工、磁化并变得非常坚固。不锈钢的等级可以根据镍和铬的含量来区分。以下是一些常见的通过沉淀硬化的不锈钢等级。

• 17-4PH（17%铬，4%镍）。这种不锈钢含有17%铬和4%镍。由于其高耐腐蚀性，它可用于许多与食品相关的应用。它也用于 大型CNC加工 应用，例如制造飞机发动机叶片或其他机械零件。
• 15-5 PH（15%铬、5%镍）。 15%铬和5%镍构成了这种不锈钢，它具有与这两种材料相同的不锈钢特性。它可以用来制造许多东西，例如飞机零件、阀门、齿轮、轴、油井零件以及核反应堆零件。

如何选择合适的不锈钢等级

不锈钢种类繁多，因此有很多入门级选择。然而，为您的项目选择合适的不锈钢等级可能并非易事。因此，本节将作为选择不锈钢材料的指南，概述有助于您决定使用哪种等级不锈钢的不同因素。

考虑焊接工艺

奥氏体不锈钢适用于任何需要采用易焊接不锈钢制造的工艺。这是因为它们的碳含量较低。

您还可以焊接铁素体不锈钢，例如 409 和 430。另一方面，马氏体钢不适合焊接，因为它很脆弱、易断裂并且经常开裂。

考虑可成形性

对于需要易成型不锈钢的工艺，奥氏体钢（例如 316 和 304）以及铁素体钢（例如 430 和 409）是不错的选择。马氏体不锈钢脆性较低，且成型较困难。

耐腐蚀

在不同类型的不锈钢中，奥氏体不锈钢具有极强的耐腐蚀性。这是因为它含有大量的铬和钼。由于不锈钢不受天气和其他因素的影响，因此可以在户外使用。就耐腐蚀性而言，铁素体和马氏体不锈钢比奥氏体不锈钢更便宜。

热处理性

在为项目寻找合适的不锈钢等级时，热处理是一个重要的考虑因素。17-4 PH 的马氏体钢可以进行热处理。然而，奥氏体钢和铁素体钢无法承受热处理带来的高温。

机械性能

在选择合适的钢材时，不锈钢的机械性能当然非常重要。在做出选择之前，您应该考虑温度、强度、韧性、延展性和延展性等因素。

成本效益和可用性

选择合适的钢材时，质量至关重要。您可以选择容易找到、不易腐蚀、价格较低且质量好的钢材。奥氏体钢就质量而言是一个不错的选择，但由于其价格比其他类型的钢材更高，因此更难找到。

不锈钢的常见用途和应用

许多不同类型的行业以不同的方式使用不锈钢。以下是不锈钢在快速成型产品中的一些应用。

食品工业

水槽、餐具、盘子和大浅盘等厨房用具均由不锈钢制成。不锈钢不生锈、不腐蚀，也不会滋生微生物，因此非常适合用于厨房。

医疗领域

医疗领域是不锈钢应用的一个重要领域。在这种情况下，不锈钢可用于制造手术器械。例如，它可以用于固定骨折的手术植入物和植入器械。

航空航天和汽车工业

飞机和汽车的零部件都由不锈钢这种重要材料制造。只要制造正确、精度高，不锈钢就可以应用于这些领域。

其他行业

不锈钢还可用于其他用途，例如制造炊具和照明产品。正如您所见，不锈钢用途广泛，这对于CNC加工等快速成型制造至关重要。

结论

不锈钢材料在制造业中至关重要。选择哪种不锈钢取决于许多因素，例如不锈钢的等级和性能。本文将通过介绍如何选择合适的不锈钢材料，帮助您全面理解这一点。文章探讨了不同类型的不锈钢、它们的等级及其特性，并提供了如何选择合适钢材的指导。

常问问题

不锈钢为什么不生锈？

不锈钢的防锈性能来源于组成金属的性能，由于含有铬等元素，不锈钢具有优异的耐腐蚀性能。

哪种不锈钢最好？

根据您的需求和位置，316 级不锈钢具有很强的耐腐蚀性，是接触氯、化学品和环境的最佳选择。

不锈钢的使用寿命是多久？

不锈钢的使用寿命是相对的，取决于使用方式、使用地点以及构成不锈钢的元素。通常情况下，不锈钢的使用寿命在20年到1000年以上。