《葫芦兄弟》是我国八十年代著名的国产动画片，陪伴了八零后的童年生活，已经成为我国动画的经典之作。动画片讲述了七只神奇的葫芦诞生出七兄弟，为救爷爷前赴后继，同妖精展开周旋的故事。七兄弟各怀本领，大娃是大力士，二娃是千里眼和顺风耳，三娃有铜头铁臂，四娃会用火，五娃善用水，六娃会隐身……，可是都在独自营救爷爷的过程中栽了跟头，最后七兄弟联合起来才合力打败敌人。

而在金属界，为了应对共同的敌人-“腐蚀”，在1910-1946年三十多年间也接连诞生了“不锈钢五兄弟”[1]。正如各怀异能的葫芦兄弟一样，诞生之初的“不锈钢五兄弟”也是各怀本领，直到现在经过近百年传承发展，当年的“不锈钢五兄弟”都各自繁衍发展成了庞大的家族，下面就让我们来认识一下由“不锈钢五兄弟”发展而来的“不锈钢五家族”吧。

老大家族是“铁素体家族”，家族成员基体组织以铁素体为主，因而得名。国家标准GB/T 20878-2007中收录成员18名，数字代号以“S1” 开头，所以尊为“老大”。家族成员一般含铬量在12%~30%，不含镍，有的含有少量的Mo、Ti、Nb等元素。

家族能力是抗氧化性好、抗应力腐蚀性能优良；家族最大的缺点是 “怕冷”，在室温、低温条件下的韧性差，具有“冷脆性”，限制了其在室温、低温条件制造工业设备下的应用。由于“五家族”中，老大家族制造成本最为低廉，被称为“经济不锈钢”，因而市政设施、建筑装饰用不锈钢多为铁素体不锈钢，此外汽车排气管、洗衣机内桶、商品展示柜等也多用铁素体不锈钢制造。

图1 铁素体不锈钢建筑设施[2] 图2 铁素体不锈钢汽车排气消音器[2]

老二家族是“双相钢家族”，因家族成员基体金相组织兼有奥氏体和铁素体两相组织（较少相的含量一般＞15%）而得名。国家标准GB/T 20878-2007中收录成员11名，数字代号以“S2” 开头，所以称为“老二”。家族成员一般含铬量在18%~28%，镍含量在3%~10%，有的含有少量的Mo、Ti、Nb等元素。

家族能力是强度较大，耐点蚀、缝隙腐蚀及应力腐蚀性能好；家族最大的缺点是“怕热”，耐热性能差，一般只能在250℃以下使用，最高使用温度不能超过300℃。因为双相钢生产成本较高，生活中采用双相钢制造的物品极少，双相钢主要制造用于石油、化工、造纸、化肥等工业生产装置的设备和管道。

图3 2205双相钢制造的塔器

老三家族是“奥氏体家族”，家族成员基体金相组织以奥氏体为主。国家标准GB/T 20878-2007中收录成员66名，数字代号以“S3” 开头，是“五家族”中最为庞大的家族。家族成员一般含有Cr、Ni元素，Cr含量一般在15%~25%之间，Ni含量一般在8%~25%之间，此外有些家族成员还含有少量的Mo、Ti、Nb、Cu、N等元素。

家族能力是塑、韧性好，易于加工成形，此外还克服了老大家族 “怕冷”和老二家族“怕热”的缺点，在低至-196℃、高至700℃的环境下都可以见到奥氏体家族的应用身影。

“奥氏体家族”是不是看起来很强大？可是他们也有致命的弱点，就是“怕氯”，奥氏体兄弟一旦遇到氯离子，多半是凶多吉少，很容易发生开裂。此外还会受到晶间腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀等敌人的“重点关照”。“奥氏体家族”的明星成员是304不锈钢，也是我们日常生活中接触最多的不锈钢，厨房用的不锈钢水槽和锅碗瓢盆以及不锈钢保温水壶等，大多数就是用304不锈钢制造的。

图4 304不锈钢水槽 图5 304不锈钢厨具

老四家族是“马氏体家族”，家族成员基体金相组织以马氏体为主。国家标准GB/T 20878-2007中收录成员38名，数字代号以“S4” 开头。家族成员主要是以质量分数为13%Cr和17%Cr两位“带头大哥”派生出的一些改进牌号。

家族能力是练就一身“铜头铁臂”，强度高、硬度大、耐磨性好；弱点就是塑韧性差，使用过程中容易发生脆性断裂且焊接性能差，一般不能用作焊接件。我们日常生活中接触到的马氏体不锈钢，主要是厨房不锈钢刀具、刃具，一般是用410、420等“马氏体家族”成员制造而成。

图6 马氏体不锈钢厨房刀具

老五家族是“沉淀硬化家族”，基体组织一般为奥氏体或马氏体组织，并能够通过沉淀硬化处理进行强化，是不锈钢家族中当之无愧的的小弟，年龄最小、家族规模也最小。国家标准GB/T 20878-2007中仅收录成员10名，数字代号以“S5” 开头。

老五家族成员主要是老三、老四的家族成员进一步强化改造而来，因而在继承强化老三、老四家族的特殊能力基础上，同时一定程度上克服了其缺点。例如老五家族的中的明星成员“17-4PH”（数字代号S51740）就在进一步强化强度和硬度的基础上，改善了焊接性能，且耐蚀性能较马氏体不锈钢得到了进一步提升。

可惜的是，老五家族成员因生产工艺复杂、制造成本较高，目前仅在航空航天、石油化工、设备制造等行业中要求耐蚀、耐磨、高强度的环境下得到大量应用。不过，我们生活中也并不是完全没有接触到“高大上”的老五家族成员的机会的，例如手机卡槽等对耐磨性能要求较高的小配件，很多就是采用17-4PH不锈钢粉末冶金制成的。

图7 17-4PH不锈钢粉末冶金制成的手机卡槽

正如各怀本领的“葫芦兄弟”不能靠单打独斗打败妖怪、救出爷爷一样，“不锈钢五家族”也没有哪个家族在任何环境下都能够中打败“腐蚀”这个敌人。只有根据每个家族的特殊本领，选择合适的家族成员去应对不同的敌人，才能够成功阻止腐蚀。了解了“不锈钢五家族”各自的本领和缺点之后，你现在知道应该选用哪个家族成员去应对不同的腐蚀“敌人”了么？

参考资料

1. 聊聊不锈钢的百年发展史，https://www.buxiugangban.net/knowledge/938.html.

2. 铁素体不锈钢的应用范围除了汽车排气系统，还有这些……https://www.sohu.com/a/456686184_120429581.

3. 中国国家标准化管理委员会，不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分：GB/T 20878-2007[S].北京:中国标准出版社.