盡管鋼鐵(tie)(tie)材料防(fang)銹的方法(fa)很多,但(dan)對要(yao)求(qiu)材料整體都有(you)防(fang)銹性的某些(xie)機械零件、化工容器(qi)、生(sheng)活用(yong)品及其他特殊用(yong)品(如醫療用(yong)的針、手術(shu)刀具、鉗(qian)和(he)假牙等)來說,添加合(he)金元(yuan)素提高鋼鐵(tie)(tie)耐蝕性能的方法(fa)無疑是(shi)最吸引人的。

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。
從開始研究(jiu)不銹(xiu)鋼到初步(bu)研制成(cheng)功經歷了整整一(yi)個(ge)世紀。不銹(xiu)鋼的研究(jiu)和(he)開發,大致可分為(wei)三個(ge)階段。從1797年到1878年這(zhe)80多年時間,是不銹(xiu)鋼探索的第一(yi)階段。
最(zui)初研究者已(yi)經發(fa)現(xian),在某些條(tiao)件下鉻(ge)能提高鋼的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)能,并對此(ci)進(jin)行(xing)了(le)(le)研究。但是由(you)于各種條(tiao)件的(de)局(ju)限,許多人錯(cuo)誤地認為鉻(ge)鋼的(de)耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)差(cha),其中就包(bao)括當時(shi)著名的(de)學者。因(yin)此(ci),當時(shi)對鐵鉻(ge)合金的(de)研究目標從耐腐蝕(shi)性(xing)(xing)轉為提高機械性(xing)(xing)能,發(fa)展了(le)(le)一系列的(de)低(di)鉻(ge)結(jie)構鋼、工具鋼。
1798年,研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者(zhe)開(kai)始了(le)(le)從礦(kuang)石還(huan)原(yuan)(yuan)鉻(ge)(ge)的研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu),并得到一(yi)些(xie)結果(guo)。1820年,研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者(zhe)在還(huan)原(yuan)(yuan)鉻(ge)(ge)礦(kuang)石時成(cheng)功地加(jia)入鐵(tie)(tie)(tie),制造出(chu)了(le)(le)鐵(tie)(tie)(tie)鉻(ge)(ge)合金。1821年,世(shi)界上最早的鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)出(chu)現了(le)(le),這(zhe)是研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者(zhe)用(yong)一(yi)種(zhong)(zhong)復雜的氧化物(wu)還(huan)原(yuan)(yuan)得到的。這(zhe)種(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)中僅含有(you)17~60%的鉻(ge)(ge)而含有(you)非常高(gao)的碳(tan)(tan),很接(jie)近(jin)于(yu)現代(dai)特殊鋼精煉時所(suo)用(yong)的原(yuan)(yuan)料。為了(le)(le)考核其耐蝕性,研(yan)(yan)(yan)究(jiu)(jiu)(jiu)者(zhe)用(yong)這(zhe)種(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)鐵(tie)(tie)(tie)制造成(cheng)刀具(ju),結果(guo)卻很不理想。盡管刀具(ju)非常硬(ying),可是卻特別(bie)易生銹。顯然,這(zhe)是由于(yu)合金中含鉻(ge)(ge)太(tai)低而含碳(tan)(tan)過高(gao)。

1822年(nian),鉻鐵耐腐蝕性(xing)(xing)的(de)(de)第二次研(yan)究(jiu)(jiu)開(kai)始了(le)。研(yan)究(jiu)(jiu)者們(men)把(ba)含1%~3%鉻、1%~5%碳的(de)(de)鋼(gang)作(zuo)為試樣(yang)材料,放在(zai)稀(xi)硫酸中,試驗了(le)鉻含量(liang)、酸濃度等(deng)對腐蝕性(xing)(xing)的(de)(de)影響(xiang),但仍未獲得結果。此后,研(yan)究(jiu)(jiu)者們(men)轉向研(yan)究(jiu)(jiu)鉻含量(liang)較高(gao)的(de)(de)鐵鉻合金的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)。
1838年(nian),有人提(ti)出“鉻(ge)含(han)量增加時(shi)溶(rong)液(ye)中鐵鉻(ge)合(he)金耐(nai)(nai)腐蝕性增加”的(de)報告(gao)。1872年(nian),研究者(zhe)提(ti)出含(han)有30%~35%鉻(ge)的(de)鐵,耐(nai)(nai)酸和耐(nai)(nai)蝕性顯著增加的(de)論點。
但(dan)在同一時期也(ye)有人得(de)(de)出(chu)不同甚至錯誤的(de)研(yan)究結果(guo)。1883年,有人從海水腐(fu)蝕試驗得(de)(de)出(chu)高(gao)鉻鐵(tie)抗蝕性(xing)差(cha)的(de)錯誤結論。特別應該一提的(de)是(shi),1872年,英國人哈德菲爾德的(de)研(yan)究曾(ceng)幾乎使鐵(tie)鉻合金耐腐(fu)蝕性(xing)的(de)研(yan)究工作完全中斷。這位發明高(gao)錳耐磨鋼和變壓器(qi)硅鋼的(de)著名冶金學家,用含(han)鉻17%、含(han)碳1%~2%的(de)鐵(tie)鉻合金進行耐腐(fu)蝕性(xing)試驗,他(ta)誤認為(wei)(wei)硫酸(suan)是(shi)最(zui)典(dian)型的(de)腐(fu)蝕劑,故以50%的(de)硫酸(suan)作為(wei)(wei)腐(fu)蝕液,結果(guo)得(de)(de)出(chu)了鉻是(shi)鋼抗酸(suan)性(xing)惡化的(de)錯誤結論。
當(dang)時不(bu)能(neng)(neng)在不(bu)銹鋼研(yan)制方(fang)面取得突破的(de)(de)(de)(de)(de)原因主要(yao)是: 1.當(dang)時所(suo)(suo)用的(de)(de)(de)(de)(de)鐵鉻(ge)合(he)金(jin)(jin)含(han)碳過高,影(ying)響了鉻(ge)發揮(hui)提(ti)高抗腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)有利作用;2.大部分(fen)研(yan)究(jiu)者所(suo)(suo)選的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量低(di),低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量只能(neng)(neng)改善熱處理性能(neng)(neng),而不(bu)能(neng)(neng)提(ti)高抗蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性;3.當(dang)時金(jin)(jin)屬腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)理論(lun)研(yan)究(jiu)遠未成熟,這導致(zhi)對腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)及抗蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)看法(fa)絕對化(hua),不(bu)少(shao)研(yan)究(jiu)者試圖(tu)研(yan)制一(yi)種能(neng)(neng)耐各種酸、堿(jian)、鹽腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)類(lei)似鉑(bo)和(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)合(he)金(jin)(jin),其結果當(dang)然(ran)是失敗的(de)(de)(de)(de)(de)。4.理論(lun)上的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)成熟導致(zhi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試驗(yan)方(fang)法(fa)方(fang)面的(de)(de)(de)(de)(de)錯(cuo)誤,這就掩蓋了某些真是情況。
當時(shi)由于關于鉻對鋼抗(kang)蝕性的(de)(de)作用的(de)(de)研究受阻,故對鐵(tie)鉻合(he)(he)金(jin)的(de)(de)研究方向轉向了(le)機(ji)械(xie)性能,特(te)別是(shi)耐磨性能,而(er)鐵(tie)鉻合(he)(he)金(jin)也確(que)實在(zai)這(zhe)方面獲得了(le)應用。1869年,建立了(le)鉻鋼工廠(chang),這(zhe)是(shi)最早(zao)生產(chan)鉻鋼的(de)(de)特(te)殊鋼廠(chang),專門生產(chan)含(han)(han)0.5%鉻的(de)(de)低合(he)(he)金(jin)鋼。在(zai)19世紀后(hou)期,這(zhe)樣的(de)(de)廠(chang)商還是(shi)有好幾家(jia),有的(de)(de)生產(chan)軍工用品(pin),有的(de)(de)制(zhi)造各種堅固(gu)而(er)美(mei)觀(guan)的(de)(de)工具,鉻含(han)(han)量高低不一,最多有達到25%的(de)(de)。

高(gao)(gao)錳耐(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)含碳1.0~1.3%,錳11~14%,為(wei)奧(ao)氏體鋼(gang),該鋼(gang)機(ji)(ji)械(xie)加工困難,大多鑄造成型,故典型牌號(hao)為(wei)ZGMn13。該種鋼(gang)在較強烈的沖擊(ji)摩(mo)擦(ca)條(tiao)件下具有高(gao)(gao)耐(nai)磨(mo)(mo)性和抗沖擊(ji)能力,且(qie)不(bu)會發生冷脆(cui)。高(gao)(gao)錳耐(nai)磨(mo)(mo)鋼(gang)主要作鐵路道叉、坦克、拖(tuo)拉機(ji)(ji)履帶、碎石機(ji)(ji)顎(e)板、挖掘機(ji)(ji)鏟斗(dou)斗(dou)齒以及防(fang)彈鋼(gang)板、保險箱鋼(gang)板等。

