雷射加工常見的不鏽鋼材料

關於雷射

雷射加工常見的不鏽鋼材料

何謂不鏽鋼?

就是我們台灣俗稱的「白鐵」，而所謂「不鏽」是指比ㄧ般鋼材較不易生鏽，並不是不會生鏽喔!!!
不鏽鋼是由不同金屬(碳、鐵、鉻、鎳、錳、鉬等)依不同含量組合而成之合金鋼，其中鉻含量須至少有10.5%，才稱的上是真正的不鏽鋼。不同的金屬比例所製作出來的不鏽鋼用不同的編號分類，因使用目的不同，各系列原料組成也會不同。

不鏽鋼不易生鏽是因為.....

因為鉻(Cr)會在鋼表面上形成一層透明緻密的氧化鉻保護膜，可防止氧氣與鐵接觸。鎳(Ni)可促進保護層重新生成，然而一般產品標示看到的18-8或18-10，其實就是指鉻(Cr)跟鎳(Ni)的含量比例，若不鏽鋼中含鉬(Mo)，則在氯化物存在時能有效穩定薄膜，快速的修復表面具抗腐蝕能力。因此挑選不鏽鋼最重要是了解不鏽鋼的比例，而不是數字越大越好。
早期台灣不鏽鋼食品容器具所使用的材料多屬300與400系列不鏽鋼材，最常見的為304、316、403、410與430等鋼材，近幾年來開發出以錳取代鎳的200系列不鏽鋼，例如202與205鋼材。

元素	功用特性
鉻(Cr)	抗氧化，表面會形成一層氧化鉻保護膜，可防鏽
鎳(Ni)	抗酸鹼材質
錳(Mn)	可降低成本
鉬(Mo)	硬度強度更高，更耐腐蝕，價格較高

元素功用特性對照表

市售標示200、300、400系列不鏽鋼材有何不同?

三種系列鋼材皆含錳，其中200系列之錳含量百分比較高，400系列鋼材鎳含量百分比最低。因此，各系列鋼材之耐鏽性不同。
工業不鏽鋼多為200系列，304、430不鏽鋼則屬食品級，316不鏽鋼則為醫療級。其中鎳(價格高)的含量多寡為耐腐蝕與價格差異的主因。

200系列不鏽鋼 :工業級

是在第二次世界大戰期間因為鎳金屬供應不足而發展出來的，將鎳含量減半，改用較便宜的錳取代，用之作為300系列的替代鋼。具有基本的硬度及耐腐蝕度，價格較低廉，相對也較容易腐蝕。屬於工業級不鏽鋼，適用於鐵窗、鐵門、梁柱等。

300系列不鏽鋼 :食品級

具有高含量的鉻、鎳，在硬度、耐腐蝕及加工上取得最佳平衡，堅固耐用，是餐具類首選，應用最廣的。
304不鏽鋼屬於食品級不鏽鋼，可能因為加工而有弱磁性，但不可能是強磁性。適用於餐具、耐蝕容器、家俱、欄杆、醫療器材等。
316不鏽鋼含鉬(Mo)，所以更耐腐蝕、更堅固、價格也更高，完全沒有磁性，屬於醫療級不鏽鋼。適用於外科手術器材、肥料生產設備、食品工業、沿海設施、高價鍋具等。

400系列不鏽鋼 :食品級

是單純的鐵鉻合金，不含鎳或低鎳不鏽鋼，較300系列容易生鏽，價格較低，但好處在於容易加工且有較好的硝酸抗腐蝕能力，有磁性，所以可以用來區別304、316不鏽鋼。
430不鏽鋼因為有較好的硝酸抗腐蝕能力，在汽車飾件與相關零組件應用最廣，也常用於廚房用具、洗碗機、洗衣機內層。

對不鏽綱有了基本認識後，再為大家說明

204、304不鏽鋼材有什麼不同??

因組成比例不同，204不鏽鋼比304不鏽鋼容易生鏽，也因此204不鏽鋼價格較便宜，所以一般204不鏽鋼常當作304不鏽鋼的替代品，如果在一般環境使用下僅考慮成本204不鏽鋼是最好的選擇，但如果使用上有耐腐蝕需求則建議選擇304為佳。

然而大家對於食安問題與餐具選擇常有疑慮，在此特別整理關於重金屬錳的資訊。

錳元素對人體的影響為何？

錳其實是人體代謝所必需的微量礦物質，錳元素及其化合物廣泛地存在於自然界中，包括土壤、岩石、空氣、水及動、植物體內，僅約3~5%會經由吸入或消化道吸收。含錳豐富的食物包括榖類、堅果與種子類、豆類及水果類，藥品如制酸劑、瀉劑等也含有錳。錳缺乏會引起骨質疏鬆及生長遲緩等症狀，過量可能引發神經系統相關疾病。

使用200系列不鏽鋼食品容器具需要擔心錳溶出的問題嗎?

雖然網路上有許多關於200系列不鏽鋼會析出錳有許多疑慮，但跟據食品藥物管理署所公告: 101年針對不同材質不鏽鋼錳之溶出試驗結果，
若以4%醋酸為溶媒(置於60C，30分鐘)、200系列鋼材錳溶出量最高為4.39 ppm(mg/kg)為例 :
喝一碗約200 g湯品(以200系列不鏽鋼容器盛裝)，僅攝取0.88 mg錳，遠低於日常生活食用一碗糙米飯(以80g糙米計算)所攝取之錳(3.77 mg)。
所以200系列不鏽鋼在正常使用情形下，不會因為冷熱溫度或酸鹼值而溶出超標的重金屬，大家不用太過擔心，但由於防鏽效果差，因此較少作為餐具用途，建議在購買餐具時可以留意。

補充:以下提供各型號不鏽鋼可查詢其主要功能:

200系列
型號201	成本較低廉，鎳含量極低，防鏽效果差，含高成分錳以增加延展性。常應用在工業使用的工業級不鏽鋼，如鐵窗、鐵門、樑柱、鐵路車輛等。
型號202	具基本的抗酸鹼能力，因價格較低，常成為304不銹鋼的代用品，加熱後容易析出錳，不適合做為餐具。
300系列
型號301	延展性好，用於成型產品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優於304不鏽鋼，產品如：彈簧、鋼構、車輪蓋。
型號302	耐腐蝕性同304，由於含碳量相對較高，因而強度更好。
型號302B	是一種含矽量較高的不鏽鋼，它具有較高的抗高溫氧化性能。
型號303	通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。
型號304	通用型號；主要有18(鉻) / 8(鎳)與18 / 10兩種不鏽鋼。產品如：耐蝕容器、餐具、家俱、欄杆、醫療器材。標準成分是18 %鉻加8 %鎳。為無磁性、當雜質含量高時，加工後偶爾會呈現弱磁性。
型號304L	與304相同特性，但含碳量低故更耐蝕、易熱處理，但機械性較差，適用焊接及不易熱處理之產品。
型號304N	與304相同特性，是一種含氮的不鏽鋼，加氮是為了提高鋼的強度。
型號305 / 384	含有較高的鎳，其加工硬化率低，適用於對冷成型性要求高的。
型號309	比304有更好的耐溫性。
型號309S	具多量鉻、鎳，故耐熱、抗氧化性佳，產品如：熱交換器、鍋爐零組件、噴射引擎。
型號310S	鉻、鎳含量較高，故耐熱、抗氧化性最佳，產品如：熱交換器、鍋爐零組件、電機設備。
型號316	第二個最廣泛應用的鋼種，主要用於食品工業和外科手術器材，因添加鉬元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由於較304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力，因而也作「船用鋼」來使用。SS316則通常用於核燃料回收裝置。18/10不鏽鋼通常也符合這個應用級別。用於化學、海邊等易腐蝕環境、船舶裝配、建材。
型號316L	低碳故更耐蝕、易熱處理，產品如：化學加工設備、核能發電機、冷凍劑儲槽。
型號321	因為添加了鈦元素降低了材料焊縫鏽蝕的風險，其他性能類似304，適於焊接釀酒設備、蒸氣管、航空零件。
型號347	添加安定化元素鈮，適於焊接航空器具零件及化學設備。
400系列
型號408	耐熱性好，弱抗腐蝕性。
型號409	最廉價的型號，適於焊接，通常用作汽車排氣管、石油設備。
型號410	耐磨性好，抗腐蝕性較差，適於幫浦。原料價格較便宜，具有磁性、可經由熱處理硬化。一般用途有軸承、醫療用具及刀具等。
型號416	添加了硫，因而改善了材料的加工性能。
型號420	含較高碳、硬度、強度更高，最早的不鏽鋼，可以做的非常光亮，適於刀、彈簧、外科器具、剃刀切頭、閥。
型號430	含碳量低，有良好的成型性，但耐溫性和抗腐蝕性差，具磁性。適於扣接件、餐具、家具用品。
型號434	含鉬，故耐蝕性較430優良，適於餐具、雨刷、汽車裝潢。
型號440	高強度刃具鋼，含碳稍高，硬度可以達到58HRC，屬於最硬的不鏽鋼。最常見的應用例子就是「剃鬚刀片」。
500系列: 耐熱鉻合金鋼。
600系列
型號630	最常用的沉澱硬化不鏽鋼型號，通常也叫17-4。

參考資料: 維基百科/ 衛服部食品藥物管理署-不鏽鋼食品容器具_Q&A/ 食藥署說200系不鏽鋼OK醫師建議304