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不锈钢

为何不锈钢家具没有得到大规模应用?

最近想装房子,不太喜欢木质家具,加上木质产品甲醛含量问题,想了解一下不锈钢家具的市场情况
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不锈钢是一种特殊材料,兼有功能材料和结构材料两者的特征,同时也是绿色环保材料,能够100%回收,是金属材料及现代钢铁材料中的佼佼者。但是很多人对不锈钢的了解不够全面,往往从“不锈钢”的名字开始望文生义,于是产生了不少误会。接下来就让中建研工程咨询设计院幕墙所的小伙伴谈谈不锈钢被误解的那些事儿。

1、不锈钢介绍

我的名字叫不锈钢,在规范中的定义为:以不锈、耐蚀性为主要特性,且铬含量至少为10.5%,碳含量不超过1.2%的钢材。于1916年取得英国专利权并开始大量生产,至此,从垃圾堆中偶然发现的不锈钢便风靡全球,至今已有106年。

不锈钢发展过程

2、不锈钢现状

不锈钢是一种技术含量较高的产业,在冶炼、加工、使用、维护、回收等方面专业性很强。但国内不锈钢专家、权威性技术书籍和普及性书刊很少,我国第一部《不锈钢实用手册》包含了国内外不锈钢生产工艺、产品标准、钢种系列、应用及统计数据等,可以帮助大家了解国内外不锈钢最新进展、不锈钢生产和使用、不锈钢选材方法、国内外主要不锈钢企业等。

东南大学主编的《不锈钢结构技术规程》CECS 410于2015年颁布实施,该规程解决了很多基础设施设计问题,但仍然还有很多问题需要深入研究,例如,该规程不包含热轧不锈钢型钢、铁素体不锈钢,不锈钢构件高强度螺栓连接规定也需要进一步研究。

3、不锈钢为何耐腐蚀

不锈钢为什么会耐腐蚀呢?经过工程咨询设计院的小伙伴介绍:是因为成分里面含有铬(Cr),与大气接触,在不锈钢表面产生了一层钝化膜(Cr2O3),它是致密的富铬氧化物,防止氧原子的继续渗入、继续氧化,从而获得抗锈蚀的能力。

这层氧化膜极薄(只有几个微米),透过它可以看到钢表面的自然光泽,这也让不锈钢具有独特的表面。

不锈钢 普通钢

对于普通碳钢,同样与大气中的氧在金属表面形成氧化膜,但是它会继续氧化,使锈蚀不断扩大,形成“千层糕”式的腐蚀物,直至烂穿。

4、不锈钢为何也生锈

是不是好奇我既然不锈,为啥又会生锈呢?其实,想让我生锈也没有那么容易,轻轻划伤或者是偶然伤害,我是不会生锈的,我具有自行修复能力,一旦被破坏,我体内的铬与大气中的氧重新生成钝化膜,继续起保护作用。是不是应该夸夸我啊。

但是,一直不间断伤害我可不行,我体内铬含量有限,当体内铬用完后,我就不能再生成新钝化膜。空气或液体中氧原子就会不断渗入我的体内或者我体内的铁原子不断地析离出来,就会形成疏松的氧化铁,我的皮肤也就受到不断地锈蚀,于是我生病了,也就是生锈了。

正如下图所示,我的耐腐蚀性能随着铬含量增加而增加。

不锈钢耐腐蚀性能

5、不锈钢种类

我是一个大家族,可分为五个大类,即铁素体、奥氏体、双相体、马氏体、沉淀硬化不锈钢。马氏体和沉淀硬化不锈钢因其焊接及冷加工性能差,在结构工程中无法应用。铁素体不锈钢在国外已有许多应用实例,但在国内使用经验和工程数据较少。

不同不锈钢的微观组织差异较大,性能也相差较大。在使用期限内,选择恰当的材料,可以控制结构面临的各种各样的腐蚀。不同等级的不锈钢,投资可能会相差甚远,设计师应掌握可用的材料等级及其特性。

铁素体 双相体 奥氏体不锈钢微观结构
不锈钢的韧脆转变温度示意图
不锈钢家谱

下图为相同腐蚀条件下不同材料腐蚀情况,可以发现316耐腐蚀性优于304,而304耐腐蚀性优于普通钢。

304 316
普通钢

6、不锈钢产量

在我国,我出生于1952年,2018年粗钢产量已达2671万吨,占全球不锈钢产量的52.67%,位于世界第一。因为我的初期成本较高,在建筑工程中的应用的占比并不高,但是我的全寿命周期内成本低。

前辈们总是教导我们,考虑事情要长远,不要只看眼前。对于材料选择也是一样,若选择耐腐蚀性能不好的材料,初期成本是低,但是需要不断维修,这也是成本啊。那为啥不选我呢,我还有良好的建筑美学效果,我有很多种表面处理方式,想要什么效果有什么效果。

不锈钢生产消费情况

虽然我国不锈钢人均消费水平仅落后于日本、意大利、德国等发达国家,但从整体看,我国不锈钢消费仍处于较低端水平,不仅消费领域有待扩大,消费档次也有待进一步提升。

国内某些企业的201产品镍含量不高,这些产品未得到中国特钢协会不锈钢分会的认可,也未被其他不锈钢生产企业所接受。我国缺乏200系产品的新标准,以致200系不锈钢产品成分混乱,与此同时,有的企业又开发了镍含量更低、性能更差的201J1、201J2、201J3等产品,使200系不锈钢产品走向更加低质化。

低质化200系不锈钢产品在我国的大规模发展,与我国不锈钢行业的高质量发展背道而驰,严重拉低了我国不锈钢行业的国际形象。

7、不锈钢价格

不是我太高傲,价格这么高,让很多人望而却步,而是我的原材料占了总成本的70%左右。

如果能掌握原料,就能掌握我的发展优势,然而我国缺乏镍、铬资源。于是有的企业利用低品位红土镍矿生产镍铁,大大推动不锈钢产业的快速发展,但是,生产低价的不锈钢坯使传统不锈钢冶炼工艺受到严重冲击。

8、不锈钢结构构件

8.1 不锈钢结构计算

我本质上属于高合金材料,其冶炼过程中加入一定比例的合金元素,因此具备了显著区别于普通钢的材料性能,而这些特有的材料特性直接决定了我的受力计算与分析。

碳素钢的设计和计算分析均可采用理想弹塑性模型,然而若不锈钢材料采用理想弹塑性模型,将导致不锈钢构件在承载能力极限状态下的设计计算偏于保守,在正常使用极限状态下的计算挠度偏小,受力构件设计偏于不安全。因此,不锈钢的结构计算不能直接搬用碳素钢的计算方法。

不锈钢材料力学性能
不同级别不锈钢材料应力-应变曲线

8.2 连接方式

(1) 不锈钢与异种金属连接

这可能是大家对我误解最深的了,我还百口莫辩。不锈钢铁污染的试验证实不锈钢存在铁污染,双相体不锈钢也不例外,只是双相体不锈钢的腐蚀速度慢于奥氏体不锈钢。这就是说不锈钢不能直接与碳钢相连接,应采用绝缘垫片分隔或采取其他有效措施防止双金属腐蚀,且不应降低连接处力学性能。

张泽群等模拟3000m深海环境中9XX低合金钢、316L不锈钢和5083-H116铝镁合金之间的电偶腐蚀行为。结果表明:在深海环境中,9XX低合金钢与316L不锈钢之间的电偶腐蚀倾向较大,腐蚀较为严重;5083铝镁合金与316L不锈钢之间电位差较大,但由于二者都形成了致密的保护膜,与316L不锈钢偶接的5083铝镁合金腐蚀较轻;316L不锈钢表面氧化保护膜的存在使其在深海环境中具有优良的耐腐蚀性。

(a) 9XX -316L (b) 5083-9XX (c) 5083-316L

实验后样品的宏观形貌

实验后各构型阴阳极的宏观形貌
模拟实验后各构型阳极的3D腐蚀形貌

(2) 不锈钢焊接

在动力装置、石油化工和造纸设备中,有许多焊接结构是采用不锈钢与低碳钢或低合金钢焊接而成。但现行的《钢结构通用规范》GB 55006-2021对不锈钢和碳素钢连接已有相应规定,不锈钢构件不应与碳素钢及低合金钢构件进行焊接。

很多人可能就会质疑规范不合理,不锈钢怎么就不能与碳素钢及低合金钢构件进行焊接了。异种金属的化学成分、金相组织、物理性能及力学性能都有差别,特别是在异种金属接头的焊缝和熔合区存在一个过渡区,此处不但化学成分和金相组织不均匀,而且物理性能也不同,力学性能也有很大的差异,这可能引起接头缺陷或严重降低性能。

不锈钢异种金属焊接问题可以归纳如下:

1)稀释作用在异种钢的焊接过程中,由于基体金属的熔化而使焊缝金属受到稀释,稀释作用往往会在过渡区产生脆性的马氏体组织,即在焊缝金属中靠近母材一侧熔合区附近存在一个窄的低塑性带。

2) 熔合区的塑性低塑性带的化学成分和组织均不同于焊缝的其他部位,宽度一般为0.2~0.6mm,位置在熔合区中靠熔合线的边缘。熔合区的宽度随填充金属的种类不同而不同。熔合区中低塑性的马氏体组织存在,明显地降低接头的冲击韧性。

3) 碳的扩散在焊后热处理或高温环境中,两侧强碳化物形成元素含量和组织的不同会产生碳的迁移。在低碳或低合金钢一侧形成脱碳层,由于碳的减少,将变成铁素体组织而软化,同时促使脱碳区的晶粒长大,沿熔合线形或一层粗晶粒区。在焊缝一侧形成增碳层,除一部分碳溶入基体以外,剩余的碳元素则以铬的碳化物形态析出,使组织硬化。随着碳扩散的发展、接头在熔合区发生脆性断裂的倾向增大。

4) 热应力及其影响奥氏体不锈钢热膨胀系数比低碳或低合金钢大30%~60%,导热系数却只有低碳或低合金钢的30%~40%,焊后会引起热应力。而这种热应力是不可能通过热处理来消除的,这种永存的热应力对接头性能影响很大。热疲劳裂纹会在热应力的作用下,沿着弱化的脱碳层扩展而导致接头破坏。

8.3 表面处理

表面处理也是我的一种特殊属性,让我有更多表现力。无论不锈钢的最终用途如何,表面加工是不锈钢的标准或技术条件中至关重要的部分,也是在不锈钢应用选材中要慎重考虑的因素。限于不锈钢表面处理的内容较多,计划单独写一篇文章。

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发布于 2023-04-26 10:39

不锈钢家具已经在大规模应用了,现在很大一部分网红沙发椅子都是用不锈钢材料制作的,还有厨房橱柜货架,展示架,隔断,淋浴房,洗手台,电视机后的背景墙面装饰条雕塑,茶几,椅子,书架,文件柜,花盆,扶手,等。

































而相应的技术也在进步,现在高端不锈钢加工方面工艺也比较多,纹理有拉丝,磨砂,乱纹,合纹,镜面,背面原色,颜色工艺也有烤漆,做旧,镀钛,烤漆颜色比较多工艺简单方便,做旧工艺可以生产出青古铜,锈蚀效果,镀钛镀膜工艺价格比较高,应用也特别多,钛金眼镜和首饰的玫瑰金,镀金就是这个工艺叫磁控溅射真空镀膜,颜色可以做宝蓝,彩虹色,黑钛,黄钛,金色,香槟金,古铜色,米色,紫灰色,铬白等,在不锈钢家具和装修上应用特别多,深受大家的喜爱。

发布于 2020-08-06 22:49

第一,造价不菲,很难全面推广

第二,做出的家具很重,不便捷立民

第三 不锈钢家具太硬而且给人的感觉是冰凉凉的,一点也没有家具的那种生气。

第四 金属一般是电的最佳导体,表面没经过特殊处理的话,家里电话煲,电磁炉一旦漏电,会波及人体

发布于 2020-08-06 11:32

因为家是温暖的,谁也不想回到冷冰冰的家,所以您那边可以适当选些有不锈钢的家具,木质产品一般有甲醛问题都出自油漆方面,最好要看看油漆品牌,比如大宝等等

发布于 2020-08-05 11:00

不锈钢家具很明显不好的地方就是,容易造成大造音,也会给人一种很冷的感觉,就是传统的家具都是木材的,现在能接受那些压缩板来做的家具也是因为有一个长期的过度,不锈钢如果大规模发展也是需要时间的。

发布于 2018-11-12 12:06

贵吗?

发布于 2023-04-27 09:46