摘要：  新应用和新产品是一个令人兴奋的话题，特别是那些将改变我们生活的颠覆性应用和产品。在这些讨论中，我们关注的主要因素包括成本效率、技术优势、工业化以及新的解决方案的实施时间，虽然这些都是重要的指标，仅考虑材料成本而不是整个方案的成本是一个最大的错误，这可能危及不锈钢的发展。

——欧洲建筑材料制造商委员会、技术市场开发经理 Caio Pisano提供

   不锈钢是现代通用材料。在与没有完全涉足不锈钢行业的同事讨论不锈钢的性能时，他们首先想到的是耐腐蚀、表面美观、比其它类型钢种的成本更高。这是不恰当的，因为不锈钢的其它特性也被广泛应用，包括耐高温性能、防火性能、抗菌应用、高机械应力，以及高压应用、甚至航空航天领域。

   新的应用和产品是令人兴奋的话题，特别是那些将改变我们生活的颠覆性应用和产品。讨论中我们想到的主要方面是成本效率、技术优势、工业化和新的解决方案的实施时间，虽然这些都是重要的指标，但考虑材料成本而不是整个方案的成本是最大的一个错误，这可能危及不锈钢的发展。虽然许多情况下，这种材料比原来的解决方案成本更高，但使用不锈钢所获得的技术效益可以延长部件的使用寿命，甚至优化其制造工艺，有助于降低最终方案的成本和部件的总成本。

   两个发展方向

   不锈钢行业的两个发展方向正在成长并极具发展势头。第一个发展方向与材料的替代品有关，关注可持续性、技术优势和解决方案的成本。相比之下，第二个发展方向的重点是用一种不锈钢合金替代另一种，通常是优化解决方案的成本、可持续性方面和技术性能。本文将讨论这两种策略，并将讨论应对这两种策略的常用方法。

   对于通常使用其它材料的应用领域开发不锈钢解决方案是很复杂的。然而这是现代工程的重要课题，它需要综合学科研究法。在许多情况下，为了优化钢中的合金和微观结构，工厂发展冶金技术是必要的。此外，还需要对终端用户应用产品的使用性能和制造工艺进行干预，调整焊接、冲压等工艺参数。

   在这种情况下，循环法是最优的解决方案。从开发过程开始，从原材料的供应商和不锈钢的生产商到Tier Ns和最终用户，整个制造链均参与到项目中。这可以加快开发过程，避免浪费资源，并防止开发出最终用户无法接受的解决方案。

图1 循环法举例

   一些突出的成功案例，比如在汽车排气系统中开发冲压歧管，以替代铸铁排气歧管。冲压歧管极大地减小了部件的重量，同时提高了车辆的性能，减少了排放，并通过合金化策略提高了使用性能。这些策略包含在化学成分中加入铌，以提高抗疲劳和耐高温性能，在保持机械性能的同时避免蠕变现象，是提高催化效率的关键。

   “考虑材料的成本而不是解决方案的成本是最大的一个错误，可能危及不锈钢的发展。”

   最近的另一个典型例子是，电动车蓄电池组里的铝制板部件被替换为不锈钢外壳。这就使得原始设备制造商(OEMs)可以在防火性和机械性能之间找到有利的平衡，同时降低厚度和提高耐腐蚀性能，而不需要对碳钢组件进行电镀涂层。

图2 将电动车辆蓄电池里的铝制板替换为不锈钢，可以提高防火性、机械性能和耐腐蚀性能

   第二个发展方向用一种不锈钢合金替代另一种不锈钢合金。可以看到，多年以来，这一行业已经涉及了很多此类问题。一些市场趋势是推动这一变化的良好催化剂，其中最重要的是镍价，我们将进一步探讨这个问题。

    镍是变革的催化剂

    众所周知，镍的价格不稳定。根据伦敦金属交易所（LME）的数据，2007年镍价达到每吨5万美元以上，两年后跌落至每吨9300美元左右。这种不稳定性给不锈钢的最终用户带来了巨大的不确定性，材料价格的主要部分是合金价格。如果在奥氏体钢种生产期间镍价上涨，那么，购买价格也会上涨，这将直接影响最终用户的财务核算。一些金融机构强调，投资镍这一行业的门槛值是每吨2万美元，由于东南亚供应商和欧盟之间的紧张关系，我们目前接近这个价格。

    因此，用AISI304/AISI304L，AISI316/AISI316L等特殊铁素体不锈钢种替代常规奥氏体钢种的大趋势在过去十年中得到了发展。这不是一件小事，由于这些钢种家族的冶金特性，奥氏体钢的焊接和冲压等加工比铁素体钢要简单得多。

    新钢种取得进展

    回到循环法，当制造链的主要实施者相互合作时，可以获得非常好的效果。合金化和炼钢工艺策略可以提高材料的冶金性能，通过调整制造工艺可以提高铁素体钢的可焊性和成形性。

图3 开发的一种特殊的铁素体钢种可以替代奥氏体不锈钢来制作厨房水槽。

    一个突出的例子是用铁素体不锈钢水槽代替奥氏体不锈钢水槽。这只有通过开发一种特殊的铁素体钢种才能实现，这种铁素体的成分含有铌元素和其它化学元素。此外，还开发了一种特殊的工艺路线，使材料的晶体结构和各向异性达到了引人注目的水平。在最终用户那里，通过降低压边压力、减轻模具半径的压力、增加润滑、调整毛坯设计，对冲压工艺进行了特殊的调整。值得一提的是，因为把镍从方程中去除，所以，将奥氏体钢种替换成铁素体钢种会对方案的碳排放量产生正面影响。

    对于许多表面质量和耐腐蚀性能至关重要的应用领域，可替代的钢种已经开始流行起来，如双相铁素体和钼铁素体材料，它们已经取代了标准奥氏体钢。如今，许多的电梯门和内部面板采用DIN 1.4509(441)、UNS S43932甚至是AISI444钢种来制作。现代化厨房、白色家电和建筑应用也是如此。对于最后一个应用领域，巴西有两个重要的足球场的应用， Allianz Parque和Castelāo体育场，它们是为2014年国际足联世界杯赛而建。

    能源行业在过去十年中也发生了一些变化，奥氏体或其它合金逐渐被用于热交换机的高导热铁素体不锈钢取代。由于铁素体不锈钢是具有钛、铌而稳定的、或者兼有二者双重稳定的，它们可以很容易被焊接和成形。

    持续发展

    很明显，不锈钢行业在过去的几年里发展很快，技术也同步发展。在过去十年里，不锈钢产量增加了，尤其是在不锈钢产量最多的亚洲国家。因此，我想用一个发人深省的反思来结束本文：不锈钢是一种百年材料，真正的多功能，能够适用于复杂环境。这和我们现在的生活并没有太大的不同，所以，为什么不用我们每天使用的材料来激励我们自己，同时尝试通过更加可持续和融合的方式来优化发展呢？