簡介不鏽鋼

劉澤山 技師

不鏽鋼是裝修工程甚至我們日常生活中常使用的金屬。很多人都誤以為只要稱作不鏽鋼，就一定都不會生鏽，而忽略了不鏽鋼的種類與成分，相當的繁多，可以適合不同領域的需求。因此在應用上必須根據其特性，否則容易發生問題。譬如，常見到很多設計，在海邊的構造物中使用304種類的不鏽鋼，可是304的不鏽鋼，對氯離子並無很好的抵抗性，在一般的氣候環境下，304可以發揮優秀的防蝕性能。但在海邊高鹽、高氯的環境下，使用添加了2~3%鉬成分的316等級的不鏽鋼，才對氯鹽的侵蝕有較佳的抵抗性。

不鏽鋼並不能簡單當作是一個鋼種名稱，如前述不鏽鋼的種類很多，應用的範圍非常廣泛。目前所知大約有一百八十餘種，這還不包括許多鋼廠自行開發的特殊的、不同的不鏽鋼。各種不鏽鋼以它的抗腐蝕性、機械強度、延展性、磁性及加工性等，來調整其成分，但不鏽鋼本身主要的成分仍是鋼。依EN 10088-1之定義，鋼中至少含有10.5 ％鉻、且含碳量不超過1.2 %時，才稱為不鏽鋼。

一般鐵生鏽時體積膨脹，膨脹到一定程度就產生剝離，這使得內部的鐵進一步生鏽。但鉻在金屬表面的情形和鋁一樣，氧化後能在表面形成連續緻密的氧化膜(俗稱鈍化膜)，而此鈍化膜，可隔絕內部金屬與外在環境的進一步接觸，因而具有耐腐蝕的功能。但造成腐蝕的因子非常的多，所有開發的不鏽鋼中，各有其適用的特性，並沒有任何一種不鏽鋼，可以適應所有的環境而不產生腐蝕的，只是比起鋼鐵材料來講，有更佳的耐蝕性。

不鏽鋼的種類依據CNS 8497的規定，主要是以不鏽鋼的金相來分，略如表1。主要分為肥粒體、沃斯田體、麻田散體等。一般鐵金屬在常溫下呈現的是肥粒體(體心立方結晶，一般稱肥粒鐵)，在高溫下會轉變成沃斯田體(又稱奧斯田鐵，面心立方結晶)。沃斯田體不鏽鋼含大量的鉻，所以必須在適當的溫度下迅速冷卻，以使鉻能均勻分布在鐵中(固溶)。另外我們常在不鏽鋼中加入鎳，鎳雖非不生鏽的必須成分，但因能維持結晶的穩定性，因此仍使用在大多數的不鏽鋼中。鎳同時也使不鏽鋼的磁性消失，例如304,316等的不鏽鋼，一般常以磁性有無來判定。可是其他種類的不含鎳的不鏽鋼，是仍具有磁性的。事實上，縱使是304或316的不鏽鋼，在經過比較大的加工變形後，也會因產生麻田散鐵而略具有磁性，而經由一些熱處理程序，如徐冷、急冷(淬火)、再加溫(退火、回火等)等處理，產生了麻田散鐵。麻田散鐵強度高、硬度大但缺乏伸展性，在一般水淬鋼筋週邊的硬化區，常見到這種型式的晶相。至於析出硬化在CNS中，分為固溶處理與析出硬化處理兩種。在適當的溫度使過飽和的合金元素析出，並使材料強度上升。

在不同的鋼種編號後，常會見到增加一些特別的符號，以表示特別的成分增加。例如常見的304L代表低碳含量，304LN代表低碳外增加了氮，304Cu代表增加了銅等，如果有兩種以上類似的，則後面再標以1或2，如304L1、304L2等，可以因應不同的需要而加選擇(表2)。

一般常用的沃斯田體系不鏽鋼，強度較一般碳鋼強度低，但熱膨脹係數高約50%，熱傳導係數卻低約50%，因此不鏽鋼銲接有散熱慢，變形量大的特性，所以要特別注意控制銲接時的入熱量，再加上不鏽鋼中鐵、鉻熔點不同，入熱量過高，有可能導致銲接的週邊(熱影響區)，碳化鉻析出(鉻含量減少，又稱敏化)而有生鏽的問題。所以需要現場銲接較厚的不鏽鋼鈑時，採用低碳者較佳。

參考資料

1. CNS 8497-2016「熱軋不鏽鋼鋼板、鋼片及鋼帶」 。 

表1  不鏽鋼分類表

表2  不鏽鋼成分表(部分)                                  單位:%