不锈钢成功的秘密在于其令人难以置信的物理和化学特性。不锈钢具有较高的耐腐蚀性、耐热性、可成形性和可焊接性、耐用性,并且不生锈。除此之外,这种金属不容易与许多物质发生反应,而且与专业的、非腐蚀性的合金相比,价格低廉。在过去的一个世纪里,冶金学家发明并改进了制造不锈钢的方法,控制其性能,并以稳定的质量进行大规模生产。2013年是这种杰出金属发明的一百周年,在这篇文章中,我们简要地看一下材料科学中最重要的突破之一的历史。
1913年,英国谢菲尔德的Harry Brearley发现了 "无锈 "钢。尽管之前已经有许多尝试,但布雷尔利被认为发明了第一种真正的不锈钢,其铬含量为12.8%。他在熔化的铁水中加入铬,生产出一种不生锈的金属。铬是一种关键成分,因为它提供了抗腐蚀的能力。在这一发现之后,谢菲尔德本身就成了钢铁和冶金的代名词。在过去的100年里,大约有100个等级的不锈钢被发现并在市场上出售。这些牌号属于四个主要系列,即马氏体、铁素体、奥氏体和双相体。
铁素体和马氏体不锈钢是磁性的,而奥氏体不锈钢是非磁性的。这些有不同数量的其他合金金属,如镍,钛和铜,添加到他们。碳和氮也被加入以提高不锈钢的整体特性。中国是世界上最大的不锈钢生产国。领先的不锈钢生产商和经销商之一是Outokumpu,一个总部位于芬兰埃斯波的集团公司。不锈钢已经发现了无数的应用,从人工心脏瓣膜中最微小的结构件到最大的建筑结构。几个世界著名的纪念碑,如芝加哥的云门雕塑,都是用不锈钢建造的。随着人们对减少碳排放重要性的认识不断提高,许多国家都热衷于推广不锈钢,因为它耐腐蚀,使用寿命长,因此不需要经常更换和维修。
此外,不锈钢也是100%可回收的,再加工时也不会降解,因此可以有多个使用周期。与其他金属相比,不锈钢的可持续性是无可比拟的。布雷尔利在试图解决第一次世界大战期间英国军队枪管内表面的侵蚀问题时偶然发现了这一发现。最初的发现之后,不锈钢的进一步改进以相当快的速度发生。1919年,Elwood Haynes获得了马氏体不锈钢的专利,1929年,卢森堡的William J. Kroll第一个发现了沉淀硬化不锈钢,1930年,双相不锈钢首次在瑞典的Avesta钢铁厂生产。