我们在日常生活中都会用到不锈钢制品。但你有没有想过为什么我们用它而不是钢铁?
不锈钢非常耐生锈,这使得它在工业上非常有用。有没有想过它的导电性?
不锈钢导电吗?是的,确实如此。因为不锈钢是一种金属合金,它具有导电性能,但强度不如铜或铝。因此,不锈钢是电的不良导体。碳钢的电阻率是铜的8倍,而不锈钢的电阻率是铜的40倍。
你知道不锈钢可以有很多种吗?
每一种不锈钢都有它的特点。在这篇文章中,我们将讨论不锈钢作为电导体的特性。
但在这之前,我们还要告诉你它的化学成分是什么。还有,你知道导电性是什么吗?
请和我们一起看完,来满足你的好奇心。
什么是不锈钢?
不锈钢是一种合金,主要由铁和铬以及镍等其他元素组成。它含有大约10%到30%的铬。
不锈钢的确切成分取决于我们想要的不锈钢类型以及所需的用途。
这种合金中添加的其他元素有铝、铜、钛、镍、钼、氮、硫、磷和硒。
这些添加剂提高了不锈钢的耐腐蚀性能,产生了特殊的特性,使不锈钢不生锈。
你知道不锈钢几乎是100%可回收的吗?它可以被无限次地循环利用。正是这种合金的特性使它成为一种“绿色材料”。
不锈钢是一种绿色材料,因为它是惰性合金,因此对环境无害。
此外,它也不会释放任何污染环境的毒素。
你可以说不锈钢是大自然和人类的福音。它具有极好的美学吸引力,长耐久性,强度,易于维护,使其成为工业,建筑,运输,研究和物流中使用的理想材料。
现在,让我们深入了解各种类型和等级的不锈钢,并了解它们之间的区别。
不锈钢的种类
大多数人都知道不锈钢主要是因为其耐腐蚀和不生锈的特性。
但如果它只有这个目的,为什么还要有不同的目的呢?这就是我们在这一节要算出来的。
不锈钢有五大类,使其适合承受不同的情况和条件。
这些类别是根据其微观结构进行分类的。
1.奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢是一种初级组织由奥氏体组成的不锈钢。你知道奥氏体是什么意思吗?
奥氏体是含铁和碳的固溶体。当临界温度上升到723摄氏度以上时,这个解就产生了。
这种不锈钢是70%的奥氏体,含有至少16%的铬和6%的镍。为了形成奥氏体组织,使用了奥氏体稳定剂。它是一种非磁性合金。
其令人印象深刻的特性包括其耐极高的温度和显示高水平的强度和韧性。
2.铁素体不锈钢
铁素体不锈钢是一种只有铬作为添加剂的不锈钢。它含有10.5%到18%的铬。与奥氏体不锈钢相比,它表现出较差的制造工艺
耐腐蚀性能较差。
那它有什么好呢?嗯,就工程能力而言,它比奥氏体不锈钢要好,而且它是磁性的。此外,它的抗应力腐蚀性能很好。
3.双相不锈钢
双相不锈钢是奥氏体和铁素体不锈钢的结合体。这种不锈钢含有大量的铬和少量的镍。
由于双相不锈钢是奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的结合,所以它包含了两种不锈钢的属性。
由于这种组合的力量,它具有高拉伸强度和良好的焊接性。
尽管双相不锈钢表现出良好的抗应力腐蚀性能,但铁素体不锈钢在这一领域表现更好。其韧性低于奥氏体型,但高于铁素体型。
4.马氏体不锈钢
马氏体不锈钢是一种含碳量高、铬量低的不锈钢。
即使奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢具有相同数量的铬和合金含量,马氏体不锈钢也表现出较低的耐腐蚀性。
它具有令人印象深刻的高淬透性。你猜怎么着?它的性能甚至可以在热处理后得到改善。
5.沉淀硬化不锈钢
沉淀硬化不锈钢是一种同时具有奥氏体和马氏体不锈钢性能的不锈钢。
这种组合的完美证明是它的硬化能力和通过热处理产生高抗拉强度的能力。
这种不锈钢的硬化是通过添加一种或多种添加剂,如铜、铝和钛来实现的。
镍和铬作为合金元素存在于这种不锈钢中。它特别适用于高速应用,如涡轮叶片。
不锈钢的等级
美国钢铁协会(AISI)系统被用来命名不同的不锈钢等级。
这个系统用3位数为不同的金属合金编号,从2、3和4开始。
200系列
200系列由含锰的奥氏体不锈钢组成。该等级镍含量低(低于5%)。
200系列用于生产餐具、洗衣机等。
300系列
300系列用于含有镍、碳和钼的奥氏体不锈钢。
钼可以提高其在酸性环境中的耐腐蚀性,而镍则可以提高其延展性。
300系列应用于汽车、珠宝等行业。
400系列
400系列不锈钢仍然由马氏体和铁素体不锈钢组成。可进行热处理,强度高,耐腐蚀。但其抗腐蚀能力低于300系列。
400系列用于装饰钢以及汽车装饰。
什么是导电性?
通俗地说,导电性就是材料携带电流的能力。
它是一个属性,告诉我们任何给定材料的导电性能如何。
导电性也由一定电流流动所需的电压量来定义。
它用符号σ表示,单位为西门子每米或S/m。
具有高导电性的物质,如铝和铜,被称为导体,而导电性较低或没有导电性的物质,如橡胶,被称为绝缘体。
导电性与电阻率密切相关。这是因为电导率是电阻率的倒数。
以下公式可以解释它们之间的关系:
σ = 1/ρ
其中σ是电导率,ρ是电阻率。
现在,对于截面面积均匀的材料,其电阻率为:
ρ = RA/l
其中R为电阻,A为横截面面积,l为材料的长度。
以下是按导电性从好到坏排列的金属和金属合金列表:
纯银
纯铜
精金
铝
锌
镍
黄铜
青铜
纯铁
铂
碳化钢
纯铅
不锈钢
如果你仔细看一下这个列表,你可以推断出不锈钢在上面提到的所有金属和金属合金中导电性最低。
不锈钢的导电性
尽管不锈钢是一种金属合金,但与大多数金属不同,它是导电的不良导体。它的导电性比银和铜的导电性要小很多。
在20℃时,银和铜的电导率分别为6.30×10 7 S/m和5.96×10 7 S/m,而不锈钢的电导率为1.45×10 6 S/m.
因此,最导电的金属,即银,其导电性几乎比不锈钢高60倍。
不锈钢的导电性可能很低,但它会产生电接触电阻(ECR),因为保护氧化层的存在限制了它作为电连接器的应用功能。
大多数情况下,铜合金和镀有较低ECR值的镍的连接器被用作电子连接器。
不锈钢连接器仅在设计标准较低的情况下使用,在高氧化环境和高温等条件下需要较高的耐腐蚀性。
你可能想知道接触电阻是什么意思?它是一种材料对电流流动的电阻,因为表面接触。
从上面的金属和金属合金排名列表中,你可以看到,即使是碳化钢也比不锈钢具有更高的导电性。
你知道304型和316型是电子工业中最常见的不锈钢等级吗?因为它们具有很高的耐腐蚀性。
不锈钢也用于地板安装,独立接线盒和墙壁安装的电气外壳。
最终的想法
当我们读到文章的结尾时,我们可以这样总结最初的问题:与其他金属和金属合金相比,不锈钢是导电的不良导体。电连接器采用304和316不锈钢。
尽管它的导电性很低,但不锈钢非常有用,已经成功地在各个行业取代了钢铁。钢会生锈,但不锈钢不会。这使得所有不锈钢制品的保质期更长。
它的寿命,以及它的循环利用能力,使得我们更多地使用它,而不是耗尽我们的基本资源变得至关重要。