盡(jin)管鋼鐵材(cai)料防銹(xiu)的(de)方(fang)(fang)法很多,但對要求材(cai)料整體都有防銹(xiu)性的(de)某些機械零(ling)件、化工容器、生活用品及(ji)其他特(te)殊(shu)用品(如(ru)醫療用的(de)針、手術刀具、鉗(qian)和假(jia)牙等(deng))來說,添加合金元(yuan)素(su)提高(gao)鋼鐵耐蝕性能(neng)的(de)方(fang)(fang)法無(wu)疑(yi)是最吸(xi)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(shi)研究(jiu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)到(dao)初(chu)步(bu)研制成(cheng)功經歷了(le)整(zheng)整(zheng)一個世紀。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的研究(jiu)和(he)開發,大(da)致(zhi)可分為三(san)個階段(duan)(duan)。從(cong)1797年到(dao)1878年這(zhe)80多年時間,是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)探索的第一階段(duan)(duan)。
最初研(yan)究者已經(jing)發現(xian),在某些條件(jian)下鉻(ge)能(neng)提高鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性能(neng),并對此(ci)進行(xing)了研(yan)究。但是由(you)于各種條件(jian)的(de)局限,許多人錯誤地認為(wei)鉻(ge)鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性差(cha),其中就包(bao)括(kuo)當時著名的(de)學者。因(yin)此(ci),當時對鐵鉻(ge)合金的(de)研(yan)究目標從耐(nai)(nai)腐蝕(shi)性轉為(wei)提高機械(xie)性能(neng),發展了一(yi)系列的(de)低(di)鉻(ge)結(jie)構鋼(gang)、工具鋼(gang)。
1798年,研(yan)(yan)究(jiu)者開始了(le)從礦石(shi)(shi)還(huan)原(yuan)鉻的(de)研(yan)(yan)究(jiu),并得到(dao)一些結果。1820年,研(yan)(yan)究(jiu)者在還(huan)原(yuan)鉻礦石(shi)(shi)時(shi)成功地加入鐵(tie),制(zhi)造出了(le)鐵(tie)鉻合金(jin)。1821年,世界上最早的(de)鉻鐵(tie)出現了(le),這(zhe)是(shi)(shi)研(yan)(yan)究(jiu)者用一種(zhong)復雜的(de)氧(yang)化物還(huan)原(yuan)得到(dao)的(de)。這(zhe)種(zhong)鉻鐵(tie)中(zhong)(zhong)僅含(han)有17~60%的(de)鉻而含(han)有非常高(gao)的(de)碳,很(hen)接近于(yu)(yu)現代特(te)殊(shu)鋼精煉時(shi)所用的(de)原(yuan)料。為(wei)了(le)考核其耐蝕性,研(yan)(yan)究(jiu)者用這(zhe)種(zhong)鉻鐵(tie)制(zhi)造成刀(dao)具,結果卻很(hen)不(bu)理想。盡(jin)管刀(dao)具非常硬(ying),可是(shi)(shi)卻特(te)別易生銹。顯(xian)然,這(zhe)是(shi)(shi)由于(yu)(yu)合金(jin)中(zhong)(zhong)含(han)鉻太低而含(han)碳過高(gao)。

1822年(nian),鉻(ge)鐵耐腐蝕(shi)性(xing)的(de)第二次研(yan)究(jiu)(jiu)開始(shi)了(le)(le)。研(yan)究(jiu)(jiu)者們(men)把(ba)含1%~3%鉻(ge)、1%~5%碳(tan)的(de)鋼作為試(shi)樣材料,放在稀硫酸中,試(shi)驗了(le)(le)鉻(ge)含量(liang)、酸濃度(du)等對腐蝕(shi)性(xing)的(de)影響,但仍未獲得(de)結果。此(ci)后,研(yan)究(jiu)(jiu)者們(men)轉向研(yan)究(jiu)(jiu)鉻(ge)含量(liang)較(jiao)高(gao)的(de)鐵鉻(ge)合金(jin)的(de)耐蝕(shi)性(xing)。
1838年,有人提(ti)出“鉻(ge)含量增加時溶液中(zhong)鐵(tie)鉻(ge)合金耐(nai)(nai)腐蝕性增加”的報告(gao)。1872年,研究者(zhe)提(ti)出含有30%~35%鉻(ge)的鐵(tie),耐(nai)(nai)酸和(he)耐(nai)(nai)蝕性顯(xian)著(zhu)增加的論點(dian)。
但(dan)在同(tong)一時期也有人得(de)出不同(tong)甚至錯(cuo)誤(wu)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果。1883年,有人從海水腐蝕(shi)(shi)試驗(yan)得(de)出高鉻鐵抗蝕(shi)(shi)性(xing)差的(de)(de)(de)錯(cuo)誤(wu)結論。特別(bie)應該(gai)一提的(de)(de)(de)是,1872年,英國人哈德菲爾德的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)曾幾乎使鐵鉻合(he)金(jin)耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)工作(zuo)完全中斷(duan)。這位發明高錳耐磨鋼(gang)和變壓(ya)器硅鋼(gang)的(de)(de)(de)著名冶(ye)金(jin)學家,用含(han)鉻17%、含(han)碳1%~2%的(de)(de)(de)鐵鉻合(he)金(jin)進行耐腐蝕(shi)(shi)性(xing)試驗(yan),他誤(wu)認為(wei)硫酸(suan)(suan)是最典型(xing)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)劑,故以50%的(de)(de)(de)硫酸(suan)(suan)作(zuo)為(wei)腐蝕(shi)(shi)液,結果得(de)出了鉻是鋼(gang)抗酸(suan)(suan)性(xing)惡化(hua)的(de)(de)(de)錯(cuo)誤(wu)結論。
當(dang)時不(bu)(bu)能(neng)在不(bu)(bu)銹鋼(gang)研制方(fang)(fang)面取(qu)得突破的(de)(de)(de)原因主要(yao)是(shi): 1.當(dang)時所(suo)用的(de)(de)(de)鐵鉻合(he)金(jin)(jin)含(han)碳過高(gao),影響了鉻發揮提高(gao)抗(kang)腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)(de)有利作用;2.大部分(fen)研究(jiu)者所(suo)選(xuan)的(de)(de)(de)鉻含(han)量低,低的(de)(de)(de)鉻含(han)量只能(neng)改善熱處理(li)(li)性(xing)(xing)能(neng),而不(bu)(bu)能(neng)提高(gao)抗(kang)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing);3.當(dang)時金(jin)(jin)屬腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)理(li)(li)論研究(jiu)遠未成(cheng)熟,這(zhe)(zhe)導致(zhi)對腐蝕(shi)(shi)及抗(kang)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)看法絕對化,不(bu)(bu)少研究(jiu)者試圖研制一(yi)種(zhong)能(neng)耐(nai)各種(zhong)酸、堿、鹽腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)類似鉑和金(jin)(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)合(he)金(jin)(jin),其結果當(dang)然是(shi)失(shi)敗的(de)(de)(de)。4.理(li)(li)論上的(de)(de)(de)不(bu)(bu)成(cheng)熟導致(zhi)腐蝕(shi)(shi)試驗方(fang)(fang)法方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)錯誤,這(zhe)(zhe)就掩蓋了某些(xie)真是(shi)情況。
當(dang)時(shi)由于關于鉻(ge)對(dui)鋼(gang)抗蝕(shi)性(xing)的(de)(de)作用的(de)(de)研究受阻,故對(dui)鐵鉻(ge)合金的(de)(de)研究方向轉向了(le)機(ji)械性(xing)能(neng),特別(bie)是耐(nai)磨(mo)性(xing)能(neng),而鐵鉻(ge)合金也確實在(zai)這方面獲得了(le)應用。1869年,建立(li)了(le)鉻(ge)鋼(gang)工廠(chang),這是最早生(sheng)(sheng)產鉻(ge)鋼(gang)的(de)(de)特殊(shu)鋼(gang)廠(chang),專(zhuan)門生(sheng)(sheng)產含(han)0.5%鉻(ge)的(de)(de)低合金鋼(gang)。在(zai)19世(shi)紀后(hou)期,這樣的(de)(de)廠(chang)商還是有(you)好幾(ji)家,有(you)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產軍(jun)工用品(pin),有(you)的(de)(de)制(zhi)造各種(zhong)堅固而美(mei)觀的(de)(de)工具,鉻(ge)含(han)量高低不一,最多有(you)達到25%的(de)(de)。

高(gao)錳耐(nai)(nai)磨(mo)鋼(gang)(gang)含碳1.0~1.3%,錳11~14%,為(wei)奧氏(shi)體鋼(gang)(gang),該鋼(gang)(gang)機(ji)械加(jia)工(gong)困難,大多(duo)鑄造(zao)成型,故典型牌號為(wei)ZGMn13。該種鋼(gang)(gang)在較(jiao)強烈的沖(chong)擊摩擦條件下具有高(gao)耐(nai)(nai)磨(mo)性和抗沖(chong)擊能力,且不(bu)會發生冷脆。高(gao)錳耐(nai)(nai)磨(mo)鋼(gang)(gang)主要作鐵路(lu)道叉、坦克、拖(tuo)拉機(ji)履(lv)帶、碎石(shi)機(ji)顎板(ban)、挖掘(jue)機(ji)鏟斗(dou)斗(dou)齒(chi)以及防彈(dan)鋼(gang)(gang)板(ban)、保險(xian)箱鋼(gang)(gang)板(ban)等。

