Stainless Steel——不鏽鋼

當不鏽鋼被正確的使用，它所放射出的異彩，使手錶顯示出一種脫離塵囂的高貴，這是一種永恆的白色純潔主題。

大約在100多年前，還沒有哪一種材料能夠像不鏽鋼一樣在大氣環境中抵禦鏽蝕，並能恆久的保持優雅白色的金屬光澤，同時這種材料能夠大量的生產和廉價的使用。那時鐘表工業已經過了三四百年的發展，依然如當初一樣使用著嬌嫩的銅和貴金屬，鐘錶業期待著更強大的材料為精密的機心提供強有力的保護。

不鏽鋼的誕生，使鐘錶的用材進入了一個新的時代。不鏽鋼以高雅豐富的白色，為鐘錶的藝術設計創造了新的藝術靈感。藝術的造型給我們帶來形象的聯想，而色澤則烘託出氛圍，這種以材料為基礎的創造，成為現今手錶藝術特別的內含，不鏽鋼純潔、高雅的白色成為永恆的主流色調，不鏽鋼構件具有「堅固、實用、美觀」的要素，業已成為精密、纖細手錶機心的最可靠的寓所。

關於不鏽鋼的歷史
人類從十八世紀就在尋找一種價格較為低廉，具有良好的綜合性能，並可以在大氣條件下不鏽蝕的材料。經過一百多年的努力，終於在1910至1914年之間陸續發明了不鏽鋼。作為現代不鏽鋼的基礎，馬氏體不鏽鋼、鐵素體不鏽鋼和奧氏體不鏽鋼先後問世。現在大量應用的奧氏體不鏽鋼是在1909至1912年間，由E·Moureg和B·Stouss在研究熱電偶保護套管時發明的。他們在對高鉻、鉻-鎳合金進行抗腐蝕性能對比分析後，提出含0.25%C、20%Cr、7%Ni的成份範圍，並命名為V2A，這就是今天大量使用的18-8型奧氏體不鏽鋼的雛型。後來，通過對V2A鋼的耐蝕性和機械性的不斷研究，發展成現在的18-8系不鏽鋼，典型牌號為304。

不鏽鋼的分類
鐵鉻合金中鉻的含量超過12％，在常溫條件下就可以不生鏽。因此，通常把含鉻量大於12％的鋼稱為不鏽鋼。不鏽鋼根據不同的用途添加的合金元素有鉻、鎳、錳、鈦、鉬、矽等。由於合金元素種類和數量的影響，不鏽鋼具有不同的晶體結構。按照使用較多的UNS ( 美國材料統一編號系統 ) 不鏽鋼分類方法，不鏽鋼按主要合金元素和晶體結構分為以下五大類：　
200 系列鉻-鎳-錳奧氏體不鏽鋼
300 系列鉻-鎳奧氏體不鏽鋼
400 系列鐵素體和馬氏體不鏽鋼
500 系列耐熱鉻合金鋼。
600 系列馬氏體沉澱硬化不鏽鋼
由晶體結構的物理特性，分為體心立方晶體結構的鐵素體、馬氏體不鏽鋼，有鐵磁性，其中馬氏體不鏽鋼可以通過淬火進行強化；面心立方晶體結構的奧氏體不鏽鋼，無磁性，不能通過熱處理來強化。鉻-鎳奧氏體不鏽鋼性能優於鉻-鎳-錳奧氏體不鏽鋼，具有優良的抗腐蝕性能、高溫強度和綜合機械性能，是用途最廣的一類不鏽鋼，佔不鏽鋼總量的80％以上。
不鏽鋼含有多種合金元素，在有些應用領域對元素溶出量做出限制，例如鐘錶工業對鎳的溶出量做了嚴格的規定。實際使用中，由於這些元素與其它的元素形成穩定的合金，它們的溶出量是極為微量的，所以是非常安全的。

現在不鏽鋼分為五大類，據不完全的統計，有近千個牌號。世界不鏽鋼的產量2006年達到2840萬噸，2008年已超過3000萬噸，佔鋼鐵行業產值的15％以上，成為最重要的冶金產品之一。

自上世紀50年代，不鏽鋼開始大量用於手錶的表殼、錶帶中，成為高檔手錶的標誌性技術之一，稱之為全鋼手錶，以與銅殼手錶相區別。現在不鏽鋼已成為主要的手錶結構材料，用於表殼、錶帶及少量軸、杆件零件的生產。

關於不鏽鋼在鐘錶工業的應用
鐘錶工業用的不鏽鋼主要為奧氏體不鏽鋼，這是因為奧氏體不鏽鋼具有無磁性的特點，即在磁場中不會被磁化和剩磁。但是奧氏體不鏽鋼並不具有磁屏蔽的作用，如果有更高的防磁要求，需要用高導磁率的軟磁材料作導磁罩，使磁力線的路徑發生改變，而減少磁場對機心的影響。

不鏽鋼的色外觀
通常來說，對於表殼、錶帶用材料，除了耐蝕、耐磨要求，色外觀是選材關注的焦點之一。成功的設計對於產品的色調、光澤度、反光面的效果都是首先考慮的關鍵因素，甚至環境的光源也是考慮的內容。當你在欣賞一個豪華的櫥窗時，光源和環境色一定會使你對陳列的手錶產生不同的感受。由物理學可知，材料的顏色是由原子吸收入射光後，電子由激發態回到基態時發出的特徵光譜。不同牌號的不鏽鋼化學成份不同，所以顏色會有一些細微的差別。這種差別，人眼是可以敏銳的感覺到。所以一些著名品牌的手錶在表殼用不鏽鋼的選擇上會精確到限定不鏽鋼供應商的程度，因為即使同一種牌號的不鏽鋼，合金元素含量在允許範圍內的變化，也會給人某種視覺上的差別。
手錶殼顏色的視覺效果不僅與材料有關，外形設計與表面的精飾技術結合在一起，還可以獲得不同凡響的藝術效果。鏡面反射的絢麗，表達著纖細、精緻；漫反射面的柔和、朦朧，表達出溫潤、含蓄；拉砂面金屬的紋理表達著粗曠和彪悍。當不鏽鋼被正確的使用，它所放射出的異彩，使手錶顯示出一種脫離塵囂的高貴，這是一種永恆的白色純潔主題。

不鏽鋼的抗腐蝕性
關於不鏽鋼在手錶應用中抗腐蝕性的考慮，應該說手錶的佩戴環境十分優越，最不利的情況是與汗液的接觸，其中酸和氯離子的濃度也是十分低的。常用的牌號有304、316不鏽鋼，304不鏽鋼具有優良的綜合性能，用途十分廣泛，常用於手錶的表殼、醫療器件、高檔餐具和裝飾品，因而其產量和消費量約佔到了奧氏體不鏽鋼總量的一半以上。316是繼304之後，第二個得到最廣泛應用的不鏽鋼品種，由於添加了鉬元素使其獲得了一種抗腐蝕的特殊結構，它比304具有更好的抗氯化物腐蝕能力，主要用於食品工業和外科手術器材，也大量用於海洋環境，可以滿足海洋環境防腐蝕的要求。對於完美的追求有著悠久傳統的鐘表工業，要求產品盡善盡美，一些著名品牌選用更為貴重的含有Mo的316L不鏽鋼，它具有更好的抗腐蝕性和耐磨性。而勞力士選用的904L ( 瑞典牌號，成份00Cr20Ni25Mo4.5Cu ) 合金元素含量更高，抗腐蝕性更好，被稱之超級不鏽鋼，把不鏽鋼的抗腐蝕性能用到了極致。

不同牌號的不鏽鋼化學成份不同，所以顏色會有一些細微的差別。這種差別，人眼是可以敏銳的感覺到。所以一些著名品牌的手錶在表殼用不鏽鋼的選擇上會精確到限定不鏽鋼供應商的程度。

不鏽鋼的色外觀
通常來說，對於表殼、錶帶用材料，除了耐蝕、耐磨要求，色外觀是選材關注的焦點之一。成功的設計對於產品的色調、光澤度、反光面的效果都是首先考慮的關鍵因素，甚至環境的光源也是考慮的內容。當你在欣賞一個豪華的櫥窗時，光源和環境色一定會使你對陳列的手錶產生不同的感受。由物理學可知，材料的顏色是由原子吸收入射光後，電子由激發態回到基態時發出的特徵光譜。不同牌號的不鏽鋼化學成份不同，所以顏色會有一些細微的差別。這種差別，人眼是可以敏銳的感覺到。所以一些著名品牌的手錶在表殼用不鏽鋼的選擇上會精確到限定不鏽鋼供應商的程度，因為即使同一種牌號的不鏽鋼，合金元素含量在允許範圍內的變化，也會給人某種視覺上的差別。
手錶殼顏色的視覺效果不僅與材料有關，外形設計與表面的精飾技術結合在一起，還可以獲得不同凡響的藝術效果。鏡面反射的絢麗，表達著纖細、精緻；漫反射面的柔和、朦朧，表達出溫潤、含蓄；拉砂面金屬的紋理表達著粗曠和彪悍。當不鏽鋼被正確的使用，它所放射出的異彩，使手錶顯示出一種脫離塵囂的高貴，這是一種永恆的白色純潔主題。

不鏽鋼的抗腐蝕性
關於不鏽鋼在手錶應用中抗腐蝕性的考慮，應該說手錶的佩戴環境十分優越，最不利的情況是與汗液的接觸，其中酸和氯離子的濃度也是十分低的。常用的牌號有304、316不鏽鋼，304不鏽鋼具有優良的綜合性能，用途十分廣泛，常用於手錶的表殼、醫療器件、高檔餐具和裝飾品，因而其產量和消費量約佔到了奧氏體不鏽鋼總量的一半以上。316是繼304之後，第二個得到最廣泛應用的不鏽鋼品種，由於添加了鉬元素使其獲得了一種抗腐蝕的特殊結構，它比304具有更好的抗氯化物腐蝕能力，主要用於食品工業和外科手術器材，也大量用於海洋環境，可以滿足海洋環境防腐蝕的要求。對於完美的追求有著悠久傳統的鐘表工業，要求產品盡善盡美，一些著名品牌選用更為貴重的含有Mo的316L不鏽鋼，它具有更好的抗腐蝕性和耐磨性。而勞力士選用的904L ( 瑞典牌號，成份00Cr20Ni25Mo4.5Cu ) 合金元素含量更高，抗腐蝕性更好，被稱之超級不鏽鋼，把不鏽鋼的抗腐蝕性能用到了極致。

人們往往有這樣的經驗，有些不鏽鋼製品在使用過程中會漸漸失去金屬光澤，表面會出現變色、甚至點狀腐蝕，有些會出現脆斷，這些現象都是不鏽鋼腐蝕的表現。

連結：勞力士904L不鏽鋼

熟悉勞力士的表迷對904L不鏽鋼已經耳熟能詳，它是一種含碳量較低的超耐熱不鏽鋼合金，多應用於高科技領域，如宇航、石油化工和外科移植手術，高達百分之二十一的鉻合金含量使它耐腐蝕性能足以和大多數貴金屬材質相媲美。勞力士1988年率先將904L精鋼應用於表殼、錶冠以及錶帶製造的手錶廠商。
904L不鏽鋼製造過程相當嚴格，第一道鑄造工序完成後，金屬會被重新熔化至一個真空容器中，以淨化其中所含的雜質，並通過電子顯微鏡掃描確認。由於904L精鋼的堅固性，在軋制鋼板、模具衝壓並將其製成手錶零部件的過程中，必須採用特殊的工藝和工具（如勞力士特別開發的防磨損外覆面的碳化鎢工具）。壓制工序結束後，再經由最終的磨光處理，使904L不鏽鋼變得光輝無暇。

連結：不鏽鋼與精鋼

「精鋼」不是工程、學術上的標準術語。一般所說的「精鋼」是指鋼材的雜質元素的含量較少(低於標準值)的鋼，類似於「優質鋼」的含意，是對鋼的冶金質量的描述性語言。如同把「普通碳素工具鋼」和「優質碳素工具鋼」比較，則後者可稱為碳素工具鋼的「精鋼」。所以「精鋼」並不是特指某一類或某種牌號的鋼，僅僅是指冶金質量相對較為優良的某種鋼。
我們常常看到一些品牌在產品介紹時說「表殼、錶帶使用了精鋼材質」,這種表述不能確切的告知表殼、錶帶的材料是什麼種類的鋼材(碳鋼或合金鋼等),更不能表明是某種性能優良的不鏽鋼，所以「精鋼」這種說法是不科學的。

關於不鏽鋼的腐蝕
不鏽鋼的腐蝕大致有以下幾種：
輕微腐蝕：使用過程中不鏽鋼的表面顏色變暗。這種現象往往發生在一些Ni、Cr合金元素含量較低的不鏽鋼中，由於金屬中Cr、Ni含量低，不能形成有效的鈍化膜，產生微氧化所致。
點狀腐蝕：在不鏽鋼表面分布著點狀的鏽點，擦除後可以看到微小的腐蝕坑。研究發現點蝕現象一般發生在有Cl＋存在的環境下，手錶與人體皮膚接觸，汗液中有氯離子存在，容易發生選擇性腐蝕。提高手錶用不鏽鋼抗氯離子腐蝕能力是十分重要的，Cr、Ni、Mo元素具有抗不鏽鋼點蝕的能力。
不鏽鋼雜質含量高，雜質元素生成的有害化合物會明顯的降低不鏽鋼的耐腐蝕性能，例如硫、磷等，也會形成點狀腐蝕。
晶間腐蝕：這種腐蝕在手錶構件中發生的機率不高，但卻與表殼的製造過程有關。所以簡要說明：眾所周知，奧氏體不鏽鋼含有少量的碳 ( 0.1%以上 )，它與鉻和Fe生成複雜的碳化物(C.Fe)23C6，會降低不鏽鋼的抗腐蝕能力。通常，將不鏽鋼加熱到高溫，使碳化物溶解到奧氏體中形成成分均勻的固溶體，然後快速冷卻，使碳和鉻、鐵來不及形成碳化物，我們稱這種處理工藝為「固溶處理」，它有利於提高不鏽鋼的抗蝕性。當固溶狀態的不鏽鋼被加熱到 ( 400~850℃ ) 溫度區間時，碳化物會沿著晶界析出富積 ( 稱之為敏化處理 ) 使腐蝕極易沿著晶界發生，這種腐蝕在焊接件熱影響區較為常見，對構件的強度產生不利的影響。
不鏽鋼的腐蝕機理非常複雜 。最簡單的情況是認為不鏽鋼是均勻的理想合金，當腐蝕介質與不鏽鋼接觸，會有金屬離子在腐蝕介質的作用下溶出。這種腐蝕稱之為均勻腐蝕，腐蝕的速度取決於材料對介質作用敏感的程度。腐蝕程度可以用失重 (mg /cm2·Week ) 來評價。例如鎳元素溶出引起嚴重的皮膚過敏，國際標準規定，鎳溶出量需小於5µg/cm2·Week，指的就是這種均勻腐蝕的情況。實際上，由於合金元素的不均勻分布、雜質元素在晶界的富集等使腐蝕行為變的複雜，特別是在電解質存在的條件下，電化學過程會加速腐蝕的進行。

冶金學家如是說
不鏽鋼的抗腐蝕性不僅僅與不鏽鋼的牌號 ( 名義合金元素含量 ) 有關，還與不鏽鋼的冶金質量密切相關，即不鏽鋼中的有害元素的含量、存在的形態等密切相關。驗選擇不鏽鋼牌號和生產廠，對於降低原材料性能的差異帶來的風險是有益的。這些分布在不鏽鋼基體上的有害化合物，在與腐蝕介質接觸後，形成原電池，加速腐蝕過程，這也是在工程應用中最危險和需要重點防範的腐蝕行為。所以，不鏽鋼的純度對抗腐蝕性及其它性能有舉足輕重的影響。現在，冶金行業提出純淨鋼的概念，就是把雜質降到零作為努力目標。不同廠家在材料生產過程中，合金元素含量的波動範圍、雜質元素含量控制指標會有差別，會對材料的性能產生影響。用戶根據使用經驗選擇不鏽鋼牌號和生產廠，對於降低原材料性能的差異帶來的風險是有益的。

不鏽鋼的純度對抗腐蝕性及其它性能有舉足輕重的影響。現在，冶金行業提出純淨鋼的概念，就是把雜質降到零作為努力目標。

不鏽鋼的牌號所代表的化學成份，都是根據不同使用環境介質條件，通過大量試驗精心設計的。目前，國際上還沒有統一的不鏽鋼編號，國際標準化組織正在向國際統一編號方向努力。

關於不鏽鋼的牌號
國際標準化組織ISO/TC 17/SC4負責制定有關不鏽鋼和合金鋼技術標準，已制定有標準ISO/TS 4949按照字母命名的鋼的牌號和 ISO/TS 15510按不鏽鋼的化學成分命名的鋼的牌號，但是由於ISO/TS 4949命名的不鏽鋼的牌號很長，使用起來不太方便，生產中仍大量的使用UNS或EN體系的牌號表示方法。
UNS編號系統是「UNFIED NUMBERING SYSTEM」( 統一編號系統 ) 的縮寫。由美國機動車工程師學會 ( SAE ) 和美國材料與試驗協會 ( ASTM ) 於1967年共同設計的一種便捷的編號系統。編號方法是由一個字母和五位數字組成。UNS編號系統分為18個小類，其中S00001～S99999為耐熱鋼和耐腐蝕 ( 不鏽 ) 鋼。日本不鏽鋼編號和美國編號完全相同，只在編號前加SUS以示區別。EN體系是歐盟的編號系統 。
我國的不鏽鋼編號方法參照國際標準制定，2007年對標準進行了修改。標準號GB/T20878-2007《不鏽鋼和耐熱鋼牌號及化學成分》，共有不鏽鋼牌號139個。新標準對不鏽鋼成分做了一些調整，對碳含量的規定更為嚴格。
不鏽鋼牌號各國不統一，品種眾多，給使用帶來不便。下頁表為手錶常用的一些不鏽鋼牌號對照。

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