不銹(xiu)(xiu)是針對(dui)鋼(gang)鐵(tie)(tie)易(yi)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)而提(ti)出(chu)的(de)(de)(de)。是在普(pu)鋼(gang)應(ying)(ying)用(yong)的(de)(de)(de)基礎上，鋼(gang)材(cai)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)為普(pu)遍現象(xiang)，造成(cheng)(cheng)鋼(gang)鐵(tie)(tie)設(she)施不斷地減重和使去力學(xue)(xue)性能(neng)而報廢。防(fang)止鋼(gang)材(cai)銹(xiu)(xiu)蝕(shi)提(ti)出(chu)不銹(xiu)(xiu)方法的(de)(de)(de)概念(nian)，從鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)開始，防(fang)止銹(xiu)(xiu)蝕(shi)的(de)(de)(de)技術伴隨同(tong)生，不斷創(chuang)新，保存有幾千(qian)年的(de)(de)(de)防(fang)銹(xiu)(xiu)實(shi)物(wu)(wu)呈(cheng)現到今(jin)天(tian)，卻防(fang)銹(xiu)(xiu)技術卻失傳，為此感(gan)嘆(tan)但還(huan)得繼(ji)續(xu)。普(pu)鋼(gang)生銹(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)現象(xiang)分析(xi)；普(pu)鋼(gang)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)成(cheng)(cheng)分是鐵(tie)(tie)（Fe）和碳(tan)(C)的(de)(de)(de)最簡單(dan)最經濟的(de)(de)(de)組合，由于鐵(tie)(tie)-碳(tan)金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)元素與空氣中(zhong)活潑的(de)(de)(de)氧氣接觸，發生化(hua)(hua)(hua)學(xue)(xue)反應(ying)(ying)生成(cheng)(cheng)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)（FeO）這一層氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)叫亞鐵(tie)(tie)，不穩定狀(zhuang)態，氧化(hua)(hua)(hua)鐵(tie)(tie)繼(ji)續(xu)氧化(hua)(hua)(hua)生成(cheng)(cheng)（Fe3O4），再(zai)氧化生(sheng)產(chan)穩定(ding)（Fe2O3）。在(zai)普(pu)鋼表面(mian)是(shi)由以上三種(zhong)結構的(de)(de)(de)氧化物(wu)(wu)組成(cheng)，年統計鋼鐵的(de)(de)(de)銹蝕(shi)損(sun)耗達(da)到(dao)10%，而且氧化鐵物(wu)(wu)質是(shi)分散(san)得不到(dao)回收條件，造成(cheng)很大的(de)(de)(de)經濟(ji)損(sun)失和(he)資源浪費，不利益經濟(ji)的(de)(de)(de)持續發(fa)展，研究不銹的(de)(de)(de)方法層出不窮，有涂(tu)防銹漆的(de)(de)(de)、有電(dian)鍍合(he)金(jin)的(de)(de)(de)、有涂(tu)塑的(de)(de)(de)、再是(shi)材料本身(shen)是(shi)不銹材料的(de)(de)(de)。


  只有不銹材料是環保而節約資源的有效方法。但不銹又是相對的，是相對于普碳鋼材而言的，是有條件的。不同的環境、不同的介質、不同的時長，不銹鋼同普碳鋼一樣會銹蝕。所以不銹鋼不是不銹，而是相對不銹。是在鐵-碳合金中增加鉻的元素，為鐵-碳-鉻三元素結合的金屬，將碳穩定在0.2%的含量時，鉻的含量增加到12.5%(原子量百分比12.5，重量百分比為11.6)時，呈現出不銹性（在干燥空氣中不被銹蝕）。鋼中鉻低于12.5%時，一般稱為合金鋼，相對易銹蝕。增加鉻的含量，防銹能力增強。而穩定鉻含量12.5%時，增加碳含量，防銹能力下降，降低碳的含量，防銹能力增強。不銹鋼必須含鉻元素而鉻含量最低不小于12.5%時才能稱此鋼材為不(bu)銹鋼(gang)。這是根據鉻使鉻-鐵合金的電極電位提高，鉻含量在1/8、2/8、3/8---原子比時，鐵-鉻合金電極電位呈跳躍式提高，叫n/8定律，也就是合金的電極電位從負電位變為正電位。不銹鋼只能在常態下對空氣中的氧產生過敏而鈍化呈現出不銹性，但對一般的酸、堿、鹽介質的耐蝕性能力差別很大。正因如此，不銹鋼在不銹的基礎上針對各種介質和環境，利用自然界存在的金屬元素（74種）和非金屬元素（17種）根據各種用途進行二元系、三元系和多元系研究，不銹鋼出現了滿足不同要求的很多鋼種，如耐酸不銹鋼06Cr19Ni10(304)等鋼種。沒有鉻元素或鉻元素小于12.5%的其它金屬只能稱合金鋼和合金材料。


一(yi)、不銹鋼的(de)腐蝕


    不(bu)銹鋼也(ye)有(you)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，如在高(gao)溫(wen)下(xia)，表面被氧(yang)化(hua)(hua)形成氧(yang)化(hua)(hua)皮，這是不(bu)爭的(de)(de)事(shi)實。金屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)分兩方面發生(sheng)，一是化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，二是電腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。金屬(shu)在高(gao)溫(wen)下(xia)產生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，金屬(shu)在常溫(wen)下(xia)產生(sheng)的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫電腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫均勻(yun)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，電腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫局部(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


 1. 化學腐蝕

    

  金屬(shu)高(gao)溫(wen)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)這是(shi)(shi)常知。只不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)過不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與普鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)一樣(yang)。不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)能承受更高(gao)的(de)溫(wen)度(du)(du)，如1Cr13(410)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)500℃~600℃；1Cr17（430）的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)600℃~700℃；而0Cr18Ni8(304) 的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)800℃~900℃；普鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)卻(que)只有(you)200℃~300℃。不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)程度(du)(du)隨溫(wen)度(du)(du)升(sheng)高(gao)而嚴重，普鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)是(shi)(shi)隨時(shi)間而嚴重。不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)表面生成(cheng)(cheng)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)皮反而阻止再氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)，普鋼(gang)(gang)(gang)(gang)生成(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)皮加重氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)。當(dang)然，人們要問，那么(me)在(zai)常溫(wen)呢？普鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)無防護腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)措施的(de)保護下也要被空氣中(zhong)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)掉(diao)。不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)常溫(wen)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)要復雜(za)得多，不(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)僅與氧(yang)(yang)(yang)(yang)有(you)關，也與組(zu)織、內部夾雜(za)、內部應(ying)力(li)以(yi)及熱處理狀態(tai)有(you)關、還與環(huan)境介質有(you)關。下面要談到是(shi)(shi)電化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。



 2. 電(dian)化學腐蝕


   前面(mian)(mian)談到不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)在高溫(wen)(wen)狀(zhuang)態下產生(sheng)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)現象。接(jie)下來說(shuo)(shuo)一(yi)說(shuo)(shuo)常(chang)溫(wen)(wen)狀(zhuang)態下的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)現象。要知道(dao)(dao)，溫(wen)(wen)度(du)對不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)耐氧化有(you)很大關系，因(yin)為，不(bu)(bu)(bu)(bu)同性質(zhi)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)其表面(mian)(mian)氧化溫(wen)(wen)度(du)是不(bu)(bu)(bu)(bu)一(yi)樣的(de)(de)，所以，正確選取不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)應考慮(lv)在什么(me)溫(wen)(wen)度(du)下使(shi)用，再去考慮(lv)其它(ta)方面(mian)(mian)的(de)(de)性能和(he)(he)要求。說(shuo)(shuo)到這里，應該(gai)對不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)有(you)了(le)一(yi)點了(le)解，不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹性是有(you)條(tiao)件的(de)(de)。那(nei)么(me)，電(dian)化學腐(fu)蝕(shi)是如何發生(sheng)的(de)(de)呢？首(shou)先，應知道(dao)(dao)，物(wu)質(zhi)世(shi)界的(de)(de)元素和(he)(he)組成的(de)(de)化合物(wu)，都具有(you)不(bu)(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)電(dian)極(ji)電(dian)位（電(dian)極(ji)勢(shi)），也就是說(shuo)(shuo)，不(bu)(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)物(wu)質(zhi)之(zhi)間存在著電(dian)極(ji)勢(shi)，一(yi)旦(dan)有(you)溶液(ye)或電(dian)解質(zhi)充實兩物(wu)質(zhi)之(zhi)間，創立了(le)電(dian)池回(hui)路，形成微電(dian)流。這就說(shuo)(shuo)，電(dian)腐(fu)蝕(shi)是一(yi)種普遍的(de)(de)現象。


 a. 點腐(fu)蝕產生(sheng)有的因(yin)素


    ①. 不銹鋼表面(mian)夾(jia)雜(za)：表面(mian)存在有氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)、硅酸鹽等(deng)夾(jia)雜(za)，如果(guo)表面(mian)再遇(yu)到水溶(rong)液附帶上面(mian)，水在兩(liang)物(wu)質之(zhi)間電解，有微電流產生(sheng)，水電解為氫離(li)子和(he)氫氧(yang)(yang)離(li)子，而氫氧(yang)(yang)離(li)子與鉻可(ke)發生(sheng)化(hua)學反應，變成氫氧(yang)(yang)化(hua)鉻而腐蝕。


    ②. 不銹鋼表(biao)(biao)面(mian)粗糙(cao)面(mian)：表(biao)(biao)面(mian)存(cun)在麻坑或(huo)麻面(mian)等粗糙(cao)的(de)表(biao)(biao)面(mian)。粗糙(cao)的(de)表(biao)(biao)面(mian)容(rong)易存(cun)積(ji)空氣(qi)中的(de)懸浮微粒（灰(hui)塵），而(er)灰(hui)塵又吸附空氣(qi)中的(de)水(shui)份，于是(shi)，水(shui)份的(de)存(cun)在，水(shui)份在兩物質之間的(de)電(dian)極(ji)電(dian)位的(de)作用下電(dian)解，分解出氫離子和氫氧離子，氫氧離子與(yu)鉻反(fan)應而(er)腐敗蝕。


    ③. 氯(lv)(lv)(lv)離子環境：不(bu)銹鋼(gang)(gang)表面處于有氯(lv)(lv)(lv)離子的氣氛中時(shi)，氯(lv)(lv)(lv)離子選擇性(xing)破(po)壞表面鈍化(hua)膜，選擇性(xing)是因(yin)為不(bu)銹鋼(gang)(gang)表面存在有夾雜(za)、粗糙點(dian)、成(cheng)分偏(pian)析和力(li)學性(xing)能差(cha)異(yi)，氯(lv)(lv)(lv)離子本(ben)就(jiu)是電解質，氯(lv)(lv)(lv)離子與(yu)氧可生成(cheng)次(ci)氯(lv)(lv)(lv)酸，氫(qing)氧離子與(yu)鉻反應生成(cheng)氫(qing)氧化(hua)鉻，鈍化(hua)膜一旦被破(po)壞就(jiu)會出(chu)現腐(fu)蝕(shi)集中，也(ye)稱孔蝕(shi)。


 b. 組(zu)織腐(fu)蝕(shi)：


    組織(zhi)腐(fu)蝕(shi)也稱(cheng)晶間腐(fu)蝕(shi)。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不銹鋼或(huo)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)與鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)鋼中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，鋼中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的碳(tan)元素(su)(su)隨加熱溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，如在(zai)熱軋(ya)制過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，鋼被加熱到1000-1200℃，碳(tan)元素(su)(su)開始于900℃溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，1050℃碳(tan)元素(su)(su)基本(ben)完全溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)。但在(zai)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，碳(tan)又從奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)被析(xi)出(chu)，并在(zai)晶間處與鉻(ge)元素(su)(su)化(hua)合，成為Cr23C6的碳(tan)化(hua)物。使晶間處的鉻(ge)含量(liang)減少，造成貧鉻(ge)現(xian)象，也就使去防銹的功能。


 c. 應(ying)力腐蝕：


    不銹鋼(gang)熱軋變(bian)(bian)形、冷拔變(bian)(bian)形、冷軋變(bian)(bian)形和(he)熱處理(li)過程中(zhong)，鋼(gang)基內部(bu)(bu)殘(can)余應(ying)力(li)將造成通條性(xing)能不均。特別是(shi)冷變(bian)(bian)形表面，因(yin)晶(jing)格(ge)奇變(bian)(bian)，容易受外部(bu)(bu)環境(jing)影響（如摩擦(ca)、劃傷、碰撞和(he)浸蝕受到腐蝕集中(zhong)）和(he)附(fu)加應(ying)力(li)疊合(he)大(da)于(yu)晶(jing)間原子力(li)時被破壞(huai)。



二、不銹鋼的耐腐蝕性能


    馬氏體＜鐵素體＜鎳-鉻奧氏體


    這(zhe)里特(te)別提到奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼分高(gao)鎳(nie)(nie)、低鎳(nie)(nie)和無鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼。其不(bu)(bu)銹性能(neng)有(you)：


    無鎳奧氏體(ti)＜低鎳奧氏體(ti)＜高鎳奧氏體(ti)


    ——馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體是(shi)(shi)因為(wei)(wei)鋼(gang)(gang)中鉻(ge)(ge)含量為(wei)(wei)13%左右，并(bing)有(you)碳(tan)含量為(wei)(wei)0.1%~0.4%的(de)范圍變(bian)化(hua)。就是(shi)(shi)說(shuo)(shuo)碳(tan)含量較高，而碳(tan)元素(su)(su)在不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中是(shi)(shi)降(jiang)低耐銹(xiu)(xiu)性能(neng)(neng)的(de)，所(suo)以防銹(xiu)(xiu)性是(shi)(shi)隨碳(tan)含量增加(jia)而下降(jiang)。再(zai)來談談，馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。人們常(chang)稱馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體和(he)(he)鐵素(su)(su)體為(wei)(wei)鉻(ge)(ge)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，還有(you)稱為(wei)(wei)鉻(ge)(ge)鐵鋼(gang)(gang)。其實馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)與(yu)鐵素(su)(su)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)很(hen)大區(qu)(qu)別(bie)的(de)，一是(shi)(shi)形(xing)(xing)成機理不一樣；由(you)于鋼(gang)(gang)中碳(tan)元素(su)(su)是(shi)(shi)奧氏(shi)(shi)(shi)體形(xing)(xing)成元素(su)(su)。馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體在高溫(wen)區(qu)(qu)為(wei)(wei)奧氏(shi)(shi)(shi)體組織(zhi)，冷(leng)(leng)卻(que)(que)到(dao)低溫(wen)（常(chang)溫(wen)）為(wei)(wei)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體組織(zhi)，也就是(shi)(shi)說(shuo)(shuo)，馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)相變(bian)發生(sheng)。根據冷(leng)(leng)卻(que)(que)的(de)方式和(he)(he)冷(leng)(leng)卻(que)(que)速度，可得到(dao)淬(cui)火(huo)工藝有(you)不同(tong)的(de)硬(ying)度和(he)(he)強度性能(neng)(neng)，但(dan)塑性很(hen)低，冷(leng)(leng)變(bian)形(xing)(xing)較差，變(bian)形(xing)(xing)后容易自(zi)裂，需及時(shi)退火(huo)消除應力(li)處理。所(suo)以說(shuo)(shuo)，馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)(shi)(shi)體不能(neng)(neng)冷(leng)(leng)變(bian)形(xing)(xing)后交貨。


    ——鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鉻(ge)含量提高(gao)到17%以(yi)(yi)(yi)上或碳(tan)含量降(jiang)(jiang)到0.08%以(yi)(yi)(yi)下(xia)時，其(qi)內部組織(zhi)為鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)在高(gao)溫(wen)(wen)到低(di)溫(wen)(wen)不(bu)(bu)發生相變，隨著鉻(ge)元素含量的(de)(de)增大，防(fang)銹(xiu)(xiu)蝕能力(li)(li)也(ye)增強，但鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)變形硬化率很低(di)，變形應力(li)(li)也(ye)低(di)。不(bu)(bu)能用(yong)(yong)冷變形提高(gao)強度(du)值(zhi)，反而(er)降(jiang)(jiang)低(di)了塑性(xing)，使鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)變脆(cui)如(ru)受力(li)(li)而(er)自裂(lie)。再是鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有低(di)溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)，不(bu)(bu)能適用(yong)(yong)于常溫(wen)(wen)以(yi)(yi)(yi)下(xia)（特別(bie)是東北地區(qu)的(de)(de)冬季）的(de)(de)裝置，還有475℃脆(cui)性(xing)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)下(xia)，所以(yi)(yi)(yi)使用(yong)(yong)范圍較窄(zhai)，造成使用(yong)(yong)上的(de)(de)限制。如(ru)果將(jiang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素體(ti)碳(tan)含量降(jiang)(jiang)低(di)到0.001%以(yi)(yi)(yi)下(xia)，再將(jiang)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)氮元素降(jiang)(jiang)到0.001%以(yi)(yi)(yi)下(xia)，而(er)低(di)溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)可降(jiang)(jiang)到-80℃以(yi)(yi)(yi)下(xia)，發揮(hui)出無鎳(nie)和防(fang)銹(xiu)(xiu)的(de)(de)優越(yue)性(xing)。