盡管鋼(gang)鐵(tie)材料防銹(xiu)的方(fang)法很多,但對要求材料整體都有(you)防銹(xiu)性(xing)(xing)的某些機械零件、化(hua)工容器、生活(huo)用(yong)品(pin)及其他(ta)特殊用(yong)品(pin)(如醫(yi)療(liao)用(yong)的針、手術刀(dao)具、鉗和假牙(ya)等(deng))來(lai)說,添加(jia)合金元素提(ti)高鋼(gang)鐵(tie)耐蝕性(xing)(xing)能的方(fang)法無疑是最吸引人(ren)的。

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。
從開始研(yan)究不銹鋼到初(chu)步(bu)研(yan)制(zhi)成功經歷了整整一個世紀。不銹鋼的研(yan)究和(he)開發,大致可(ke)分為三(san)個階(jie)段(duan)。從1797年(nian)(nian)到1878年(nian)(nian)這80多(duo)年(nian)(nian)時間,是不銹鋼探(tan)索的第(di)一階(jie)段(duan)。
最初(chu)研(yan)究者已經(jing)發(fa)現(xian),在(zai)某些(xie)條(tiao)件下鉻能(neng)提高鋼的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)能(neng),并對此進(jin)行(xing)了研(yan)究。但(dan)是由于(yu)各(ge)種條(tiao)件的(de)局限(xian),許多人(ren)錯(cuo)誤地認(ren)為鉻鋼的(de)耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)差,其中(zhong)就(jiu)包括當(dang)時著名的(de)學者。因此,當(dang)時對鐵鉻合金的(de)研(yan)究目(mu)標(biao)從耐(nai)(nai)腐蝕性(xing)轉為提高機械性(xing)能(neng),發(fa)展了一系列的(de)低(di)鉻結構鋼、工具鋼。
1798年,研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)(zhe)開始了從礦石還(huan)原(yuan)(yuan)鉻(ge)(ge)的(de)研(yan)究(jiu)(jiu),并得(de)到(dao)一些結果。1820年,研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)(zhe)在還(huan)原(yuan)(yuan)鉻(ge)(ge)礦石時(shi)成(cheng)功地加(jia)入(ru)鐵,制造出了鐵鉻(ge)(ge)合金。1821年,世界上最早的(de)鉻(ge)(ge)鐵出現(xian)了,這(zhe)是(shi)(shi)研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)(zhe)用一種(zhong)復雜(za)的(de)氧化物還(huan)原(yuan)(yuan)得(de)到(dao)的(de)。這(zhe)種(zhong)鉻(ge)(ge)鐵中僅含(han)有(you)17~60%的(de)鉻(ge)(ge)而含(han)有(you)非常(chang)高(gao)的(de)碳(tan),很接近于現(xian)代特殊(shu)鋼(gang)精(jing)煉時(shi)所用的(de)原(yuan)(yuan)料。為了考核其耐蝕性(xing),研(yan)究(jiu)(jiu)者(zhe)(zhe)用這(zhe)種(zhong)鉻(ge)(ge)鐵制造成(cheng)刀具,結果卻很不理想。盡(jin)管刀具非常(chang)硬,可是(shi)(shi)卻特別易生銹。顯然,這(zhe)是(shi)(shi)由(you)于合金中含(han)鉻(ge)(ge)太低而含(han)碳(tan)過(guo)高(gao)。

1822年,鉻(ge)(ge)鐵耐(nai)腐蝕(shi)性的(de)第二(er)次研究(jiu)開始了。研究(jiu)者們把(ba)含1%~3%鉻(ge)(ge)、1%~5%碳的(de)鋼(gang)作為(wei)試樣材(cai)料,放在(zai)稀硫酸中,試驗了鉻(ge)(ge)含量(liang)、酸濃(nong)度等對腐蝕(shi)性的(de)影響,但仍未獲得結果。此后,研究(jiu)者們轉向(xiang)研究(jiu)鉻(ge)(ge)含量(liang)較高的(de)鐵鉻(ge)(ge)合金的(de)耐(nai)蝕(shi)性。
1838年(nian),有(you)人(ren)提出“鉻含(han)量增加(jia)時溶(rong)液中鐵(tie)鉻合金耐(nai)腐蝕性增加(jia)”的(de)報告(gao)。1872年(nian),研究者提出含(han)有(you)30%~35%鉻的(de)鐵(tie),耐(nai)酸和(he)耐(nai)蝕性顯著增加(jia)的(de)論點。
但在同一時期也有人(ren)得(de)出(chu)不(bu)同甚至錯誤的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果(guo)。1883年,有人(ren)從海水腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗得(de)出(chu)高鉻(ge)鐵抗蝕(shi)(shi)性(xing)差(cha)的(de)(de)(de)(de)錯誤結論(lun)(lun)。特別應該(gai)一提的(de)(de)(de)(de)是(shi),1872年,英國人(ren)哈德菲爾德的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)曾(ceng)幾乎使鐵鉻(ge)合(he)金耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)工(gong)作(zuo)完全中斷(duan)。這(zhe)位發明(ming)高錳(meng)耐(nai)(nai)磨鋼(gang)(gang)和變壓器硅鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)著(zhu)名冶(ye)金學家,用含(han)鉻(ge)17%、含(han)碳1%~2%的(de)(de)(de)(de)鐵鉻(ge)合(he)金進(jin)行耐(nai)(nai)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)試(shi)(shi)驗,他誤認(ren)為硫(liu)酸是(shi)最典型的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)劑(ji),故以50%的(de)(de)(de)(de)硫(liu)酸作(zuo)為腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)液,結果(guo)得(de)出(chu)了(le)鉻(ge)是(shi)鋼(gang)(gang)抗酸性(xing)惡化的(de)(de)(de)(de)錯誤結論(lun)(lun)。
當時不(bu)能(neng)在不(bu)銹鋼研(yan)(yan)制方(fang)面取得突破的(de)(de)原因主要是: 1.當時所用的(de)(de)鐵鉻(ge)合金含(han)碳(tan)過高,影響了鉻(ge)發揮提高抗腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能(neng)的(de)(de)有(you)利作(zuo)用;2.大部(bu)分研(yan)(yan)究者所選的(de)(de)鉻(ge)含(han)量低,低的(de)(de)鉻(ge)含(han)量只能(neng)改(gai)善熱處理性(xing)(xing)(xing)能(neng),而不(bu)能(neng)提高抗蝕(shi)性(xing)(xing)(xing);3.當時金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)方(fang)面的(de)(de)理論研(yan)(yan)究遠未成(cheng)熟,這導致對腐(fu)(fu)蝕(shi)及抗蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)看法絕(jue)對化,不(bu)少(shao)研(yan)(yan)究者試(shi)圖(tu)研(yan)(yan)制一種能(neng)耐各種酸、堿、鹽(yan)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)類似鉑和金的(de)(de)耐蝕(shi)合金,其結(jie)果當然是失敗的(de)(de)。4.理論上的(de)(de)不(bu)成(cheng)熟導致腐(fu)(fu)蝕(shi)試(shi)驗方(fang)法方(fang)面的(de)(de)錯誤,這就掩(yan)蓋了某些真是情況。
當時由(you)于(yu)關于(yu)鉻(ge)(ge)對鋼抗蝕性(xing)的(de)(de)(de)作用的(de)(de)(de)研究受阻,故對鐵鉻(ge)(ge)合(he)金的(de)(de)(de)研究方向(xiang)轉向(xiang)了機械性(xing)能,特別是耐磨性(xing)能,而鐵鉻(ge)(ge)合(he)金也確實在這方面獲(huo)得了應用。1869年,建立了鉻(ge)(ge)鋼工廠(chang)(chang),這是最(zui)早生產鉻(ge)(ge)鋼的(de)(de)(de)特殊(shu)鋼廠(chang)(chang),專門生產含0.5%鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)低(di)合(he)金鋼。在19世(shi)紀后期(qi),這樣的(de)(de)(de)廠(chang)(chang)商(shang)還是有好(hao)幾家(jia),有的(de)(de)(de)生產軍工用品,有的(de)(de)(de)制造(zao)各(ge)種堅固而美(mei)觀的(de)(de)(de)工具,鉻(ge)(ge)含量(liang)高低(di)不一,最(zui)多有達(da)到25%的(de)(de)(de)。

高錳耐磨鋼(gang)(gang)(gang)含碳1.0~1.3%,錳11~14%,為奧氏體鋼(gang)(gang)(gang),該(gai)鋼(gang)(gang)(gang)機械加工困難,大多鑄造成(cheng)型,故(gu)典型牌號為ZGMn13。該(gai)種鋼(gang)(gang)(gang)在較強烈的沖擊摩擦條件下具有(you)高耐磨性和抗沖擊能力(li),且(qie)不會發生冷脆(cui)。高錳耐磨鋼(gang)(gang)(gang)主(zhu)要作鐵路道叉(cha)、坦克、拖拉(la)機履帶、碎石機顎板、挖掘機鏟斗斗齒以(yi)及防彈鋼(gang)(gang)(gang)板、保險箱(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)板等。

