不锈钢通常是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液或其他腐蚀介质中具有良好的化学稳定性的高合金钢。根据GB/T 13304.2-2008[1]《钢的分类》以及国际上通用方法,按金相组织划分将不锈钢划分为5类,即铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、奥氏体不锈钢、奥氏体-铁素体双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢等。不锈钢不仅具有良好的耐腐蚀性、氧化性能、通常还具有优异的力学性能(如强度、韧性)、物理性能(磁性能、弹性)和工艺性能(铸造、压力加工、热处理、焊接),因而在化工、能源、机械、轻工等行业得到广泛应用。
1. 各类不锈钢的金相组织
1.1 铁素体不锈钢
基体以体心立方晶体结构的铁素体组织(α相)为主,有磁性,一般不能通过热处理硬化,但冷加工使其轻微强化的不锈钢。含Cr:11~30%,尚可含少量的Mo、Nb、Ti,基本上不含Ni,强度较高,耐氯化物应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等性能优良,但对晶界腐蚀敏感,低温韧性较差。主要钢号有06Cr13Al、10Cr17、10Cr17Mo、008Cr27Mo、008Cr30Mo2等。这类钢经900℃保温并空冷后显微组织为:铁素体级沿轧制方向分布的碳化物;经1200℃加热并水淬后的显微组织为δ铁素体+低碳马氏体。
1.2 马氏体不锈钢
基体为马氏体组织,有磁性,通过热处理可调整其力学性能的不锈钢。马氏体不锈钢在高温状态的组织为奥氏体,经过淬火后,奥氏体转变为马氏体,故称其为马氏体不锈钢。马氏体不锈钢最常见的钢号有12Cr12,20Cr13,30Cr13,40Cr13等,它们含碳量较高,淬火后得到马氏体组织;有较高的强度、硬度、耐磨性;通过热处理可得到所要求的性能;切削加工性能较好。焊接性能差。
1.3 奥氏体不锈钢
基体以面心立方晶体结构的奥氏体组织(γ相)为主,无磁性,主要通过冷加工使其强化的不锈钢。奥氏体不锈钢一般含Cr 16%~25%含Ni 7%~20%适当热处理后,室温下为单一的A组织。常见的钢号有12Cr18Ni9,06Cr18Ni11Ti,06Cr19Ni10,304(18-8),316等有良好的塑性、韧性和耐蚀性,应用很广泛。
1.4 奥氏体-铁素体双相不锈钢
基体兼有奥氏体和铁素体两相组织,有磁性,可通过冷加工使其强化的不锈钢。典型钢种有022Cr22Ni5Mo3N,022Cr26Ni7Mo3N等。国家标准中对其金相含量检验的方法有GB/T 13305-2008[2]《不锈钢中α-相面积含量金相测定法》。
1.5 沉淀硬化不锈钢
基体为奥氏体或马氏体组织,并能通过沉淀硬化(又称时效硬化)使其强化的不锈钢。沉淀硬化不锈钢固溶后为马氏体或半奥氏体组织,最终沉淀析出马氏体组织;有很高的强度;耐均匀腐蚀能力优于马氏体型钢;成型和焊接性能良好。典型的钢种有05Cr17Ni4Cu4Nb、07Cr17Ni7Al、05Cr15Ni7Mo2Al等。
2. 不锈钢的金相检验
2.1 不锈钢的低倍组织及缺陷的试验方法
可以根据GB/T 226-1991[3]《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法》进行。浸湿一般用热蚀法,即将试样在HCl水溶液中浸泡,然后在流水中用刷子洗刷干净表面的腐蚀产物。此外还可采用HNO3和HF水溶液或HCl和HNO3水溶液中热蚀。
低倍组织的评定可以参照GB/T 1979-2001[4] 《结构钢低倍组织缺陷评级图》标准进行。另外标准GB/T1220-2007《不锈钢棒》中规定,钢棒的横截面酸浸低倍或断口试样上不得有肉眼可见的缩孔、气泡、裂纹、夹杂、翻皮及白点。对较高级钢棒,其一般疏松、中心疏松、偏析均不得超过二级;对普通钢棒,其上述级别均不得超过三级。
2.2 不锈钢中的非金属夹杂物的评级
可按照GB/T 10561-2005[5]《钢中非金属夹杂物含量的测定方法》进行检验。
2.3 奥氏体钢的晶粒度检验
可按照GB/T 6394-2002[6]《金属平均晶粒度测定方法》 进行检验和评级。
2.4 不锈钢的耐腐蚀性能
可按照GB/T4334-2008[7]《金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法》进行试验和评级。
随着不锈钢的应用越来越广泛,通过金相检验等手段,来判定不锈钢的工艺性能、力学性能、耐腐蚀性能等能否满足应用要求已经变得越来越重要。
相关标准
[1] GB/T 13304.2-2008《钢的分类》
[2] GB/T 13305-2008《不锈钢中α-相面积含量金相测定法》
[3] GB/T 226-1991《钢的低倍组织及缺陷酸蚀试验法》
[4] GB/T 1979-2001 《结构钢低倍组织缺陷评级图》
[5] GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定方法》
[6] GB/T 6394-2002《金属平均晶粒度测定方法》
[7] GB/T4334-2008《金属和合金的腐蚀 不锈钢晶间腐蚀试验方法》
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“当心!用这种壶烧水喝会变傻、致癌。”这几天,一则关于市场上不少不锈钢电水壶系“高锰钢”材料制成,加热过程中会使“锰”析出,长期使用会对身体造成伤害,并建议消费者在选用此类产品时认准“304不锈钢”的报道在网站、微信朋友圈中疯传。
但当记者向多位从事金属材料、冶金等方面研究的学者核实此说法时,几乎所有专业人士均表示“用不锈钢电水壶烧水,几乎不可能造成锰的析出”。
“锰析出”为何会有不同的说法?使用由“高锰钢”制造的电水壶烧水究竟是否会对身体造成伤害?记者对此进行了调查。
【查证】
记者再次致电进行此次烧水壶风险监测的江苏省质检院。依据工作人员所提供电话,记者与该院五金包装产品检测中心相关负责人取得了联系。
电话中,针对记者提出关于检测方法(此前报道中提及的“SN/T2829-2011”)的适用范围不包含“锰”的质疑,该负责人回应,除“SN/T2829-2011”之外,在试验中他们还参照了一份可以检测“锰”元素,名为“JY/T015-1996《感耦等离子体原子发射光谱方法通则》”的标准。
该负责人同时告诉记者,关于使用了这一“ICP”试验的表述,并未出现在最终对外公布的信息中,至于遗漏原因,她未做说明。针对这一回应,武汉理工大学材料研究与测试中心高级实验员陈和生向记者确认,该方法确实可以用于“锰”元素的检测。
此外,针对用酸性溶液加热、浸泡不锈钢所获“锰析出量”是否合适的问题,该负责人表示这确实与烧水壶的实际工作环境有很大区别,但这确实合乎日常的重金属检测方法。同时,该试验进行的是一种“加严试验”,用更为严苛的方法对潜在风险进行检测。
在交流中,该负责人也表示,“锰析出”的检测结果被一些媒体曲解放大,逐渐演变成“毒水壶”一说,这大大出乎她的预料。
“并不是说使用非‘304不锈钢’烧水壶就会对身体造成什么伤害,这只是一种消费建议。”该负责人介绍说,“风险监测”的主要目的,就是对潜在风险进行提示。
昨日下午,记者再次与江苏省质检院取得联系。工作人员表示,与记者通话的负责人已经出差。同时,江苏省质检院也表示将于下周对“毒水壶”事件作出正式回应。
【走访】
商店店员听到“304不锈钢”就笑了
“毒水壶”的报道见报后,记者频频接到关于“毒水壶”的咨询电话。与此同时,不少网友纷纷表达自己的看法。
有网友表示,自己“已中招”,用以替换家中老烧水壶的“新物件儿”也是五花八门:“304不锈钢”烧水壶、铁壶、玻璃壶,甚至还有网友表示想去购买陶瓷壶。记者发现,“304不锈钢”烧水壶成为多数网友换新的首选。
那么,几日来持续蔓延的“毒水壶”传闻到底对市场造成了多大影响呢?
在位于郑东新区九如路附近的一家茶城,记者随机对4家兼营烧水壶的茶叶店进行了走访。店员均表示,这两天前来询问“304不锈钢”水壶的人显著增加。在该茶城一家临街主营普洱茶的商铺内,店员听记者询问“304不锈钢”后笑了起来,她告诉记者,最近几天不少人拿起水壶就问是不是“304不锈钢”。
随后,记者又来到与茶城临近的一家大型综合超市。看到记者手持烧水壶仔细查看,一位促销员便迎上来主动问记者:“您是在找‘304’吗?”这位促销员告诉记者,仅昨日一天前来该专柜选购烧水壶的顾客中,就有五六位是奔着“304”来的。
【专家释疑】
使用非“304不锈钢”水壶不必恐慌
那么,“高锰钢”与“304不锈钢”究竟有什么区别呢?
武汉科技大学材料与冶金学院教授、博士生导师、省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室副主任李光强向记者介绍,不锈钢在生产过程中,因添加各类元素比例的不同而有着“系列”的区别,“高锰钢”与“304不锈钢”相比,是增加了“锰”的含量而减少了“镍”,这种不锈钢与“304”不锈钢相比,耐腐蚀性稍弱,外观光泽度也不如“304不锈钢”白亮,但因其具有较强的成本优势,在不少领域中有着广泛的应用。
“其实在国外,刀、叉等不少餐具都是高锰钢制造的。”李光强说,根据掌握的文献资料显示,“高锰钢”不建议用于存在酸、碱等化学环境中,在日常的使用环境中可广泛应用于餐具、室内储水设备以及工程“非关键结构件”的制造中。
“有条件的用‘304’当然更好,但也不是说‘高锰钢’就不能用,只要是正规厂家出产的产品,大可放心使用。”
对于这个问题,李强也表达了类似的观点,“喝一辈子高档矿泉水和自来水能有啥差别?第一价格差别,第二心理差别。”
根据专家的说法,使用正规厂家生产,由“高锰钢”所制成的水壶烧开水并无明显风险隐患。其实,在江苏省质监局发布的调查报告中也有类似的表述:“目前国家标准中并未对食品用不锈钢容器或工具的不锈钢材质进行明确的牌号限定。”这就意味着使用“非304不锈钢”制成的电水壶并非“不合格产品”。
“锰中毒”多通过呼吸系统所致
河南省人民医院营养科营养医师文静告诉记者,锰,是人体所必需的元素之一,对人体的骨骼正常生长发育有重要作用。在现实生活中,大多数食物和饮水中都含锰:饮用水含锰不足0.1毫克/升,谷物中锰含量为0.4~40毫克/公斤,蔬菜和水果中锰含量为0.2~10.4毫克/公斤。
据文静介绍,锰的毒性远低于铅、砷、镉、镍等元素。对于成年人,锰的适宜摄入量为3.5mg/d,最高可耐受摄入量为10mg/d,长期超标摄入锰,确实会对人的身体造成一定损害,主要表现为它会影响神经系统的功能,引起记忆力减退、嗜睡、精神萎靡不振、神经功能紊乱等症状。
“临床上所见锰中毒的患者多是通过呼吸系统所致且多由职业原因造成,因饮食而造成锰中毒的病例十分鲜见。”文静介绍说,锰是一种高度不溶解元素,存在于食品容器材料中的锰并不会“从锅里跑到饭菜里”,与此同时,因人体消化系统对于锰的吸收概率只有1%~5%,大部分通过饮食进入到胃肠道的锰会随粪便排出体外。
【说法】
重要参数缺少国家标准
在网友评论中,网友“无线拉姆”“需要有行业规范,并有部门严格监督”的说法引发共鸣。
其实,在江苏省质监局所发布的风险监测报告中,已就风险提示给出“改进建议”,明确提出了“完善产品标准,增加产品中与食品接触部件材质的卫生安全指标检验,修订不锈钢制品卫生标准,增加锰析出量检验指标,明确食品容器所用不锈钢牌号”的建议。
我们不难发现,在此次“毒水壶”风波中,能够起到决定性因素的“餐厨用具不锈钢材质牌号”与“不锈钢制品中锰析出量”两个重要参数都存在国家标准的缺失。
中国金属材料流通协会不锈钢分会秘书长李强向记者表示,与行业蓬勃发展的速度相比,国家标准制定的速度已经严重滞后,造成一些行业重要参数面临“无据可依”的尴尬。李强同时表示,目前国家已经注意到了这一问题,对不锈钢行业而言,此次“毒水壶”风波必将加速行业相关标准的出台。