不(bu)(bu)銹是(shi)針(zhen)對鋼(gang)鐵易銹蝕(shi)而(er)提出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。是(shi)在普鋼(gang)應(ying)用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎上，鋼(gang)材銹蝕(shi)為普遍現(xian)象，造成鋼(gang)鐵設施不(bu)(bu)斷(duan)(duan)地減重和(he)使(shi)去力學性能(neng)而(er)報廢。防(fang)止鋼(gang)材銹蝕(shi)提出不(bu)(bu)銹方法的(de)(de)(de)(de)(de)(de)概念，從鐵的(de)(de)(de)(de)(de)(de)應(ying)用開(kai)始，防(fang)止銹蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)伴隨同生(sheng)，不(bu)(bu)斷(duan)(duan)創(chuang)新，保存有幾(ji)千年的(de)(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)銹實物(wu)(wu)呈現(xian)到今天，卻防(fang)銹技(ji)術(shu)卻失傳(chuan)，為此感(gan)嘆但還得繼續(xu)(xu)。普鋼(gang)生(sheng)銹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)象分(fen)析(xi)；普鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成分(fen)是(shi)鐵（Fe）和(he)碳(C)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)最(zui)簡單最(zui)經濟的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組合，由(you)于(yu)鐵-碳金屬中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵元素與空氣中(zhong)活(huo)潑(po)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧氣接觸(chu)，發生(sheng)化(hua)(hua)學反(fan)應(ying)生(sheng)成氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)（FeO）這一層氧化(hua)(hua)物(wu)(wu)叫亞鐵，不(bu)(bu)穩定狀(zhuang)態，氧化(hua)(hua)鐵繼續(xu)(xu)氧化(hua)(hua)生(sheng)成（Fe3O4），再氧(yang)化生產穩定(ding)（Fe2O3）。在普鋼表面是(shi)由以(yi)上三種(zhong)結構的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物組成(cheng)，年統計鋼鐵的(de)(de)(de)銹蝕損(sun)耗達到10%，而且氧(yang)化(hua)鐵物質是(shi)分散得不到回收條件，造成(cheng)很大的(de)(de)(de)經濟損(sun)失和資源浪(lang)費，不利益經濟的(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)、有電鍍合金(jin)的(de)(de)(de)、有涂(tu)塑(su)的(de)(de)(de)、再(zai)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、不銹鋼的腐(fu)蝕(shi)


    不銹(xiu)鋼也有腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，如(ru)在高溫下(xia)，表面被(bei)氧化形成氧化皮，這是(shi)不爭的事實。金屬(shu)(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)分兩方(fang)面發(fa)生(sheng)，一是(shi)化學腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，二(er)是(shi)電(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。金屬(shu)(shu)在高溫下(xia)產生(sheng)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫化學腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，金屬(shu)(shu)在常溫下(xia)產生(sheng)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫電(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化學腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫均勻腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，電(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。


 1. 化(hua)學腐蝕

    

  金(jin)屬高溫(wen)(wen)(wen)腐(fu)蝕(shi)(shi)這是常知。只(zhi)不(bu)(bu)過不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與普(pu)(pu)鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)(du)不(bu)(bu)一(yi)樣。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)能承受(shou)更高的(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，如(ru)1Cr13(410)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)500℃~600℃；1Cr17（430）的(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)600℃~700℃；而(er)(er)(er)0Cr18Ni8(304) 的(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)800℃~900℃；普(pu)(pu)鋼(gang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)卻只(zhi)有(you)200℃~300℃。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)(du)隨溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)升(sheng)高而(er)(er)(er)嚴重(zhong)，普(pu)(pu)鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)是隨時間而(er)(er)(er)嚴重(zhong)。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)表面生成的(de)氧(yang)化(hua)(hua)皮反而(er)(er)(er)阻(zu)止(zhi)再(zai)氧(yang)化(hua)(hua)，普(pu)(pu)鋼(gang)生成氧(yang)化(hua)(hua)皮加重(zhong)氧(yang)化(hua)(hua)。當然，人們要(yao)問，那么在(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)呢？普(pu)(pu)鋼(gang)在(zai)(zai)無防護(hu)腐(fu)蝕(shi)(shi)措(cuo)施(shi)的(de)保(bao)護(hu)下(xia)也(ye)要(yao)被空(kong)氣(qi)中的(de)氧(yang)腐(fu)蝕(shi)(shi)掉。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)常溫(wen)(wen)(wen)腐(fu)蝕(shi)(shi)要(yao)復雜得多(duo)，不(bu)(bu)僅與氧(yang)有(you)關(guan)，也(ye)與組織(zhi)、內部(bu)夾雜、內部(bu)應(ying)力以(yi)及熱處理(li)狀態有(you)關(guan)、還與環境介(jie)質有(you)關(guan)。下(xia)面要(yao)談到是電(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)蝕(shi)(shi)。



 2. 電化(hua)學腐蝕(shi)


   前面談到不(bu)(bu)銹鋼(gang)在高溫狀態下(xia)產生的(de)(de)(de)(de)腐蝕現象(xiang)。接(jie)下(xia)來說(shuo)(shuo)一說(shuo)(shuo)常溫狀態下(xia)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕現象(xiang)。要知(zhi)道，溫度(du)對(dui)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)氧(yang)化有(you)(you)很大關系(xi)，因(yin)為，不(bu)(bu)同(tong)性質(zhi)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)其(qi)表(biao)面氧(yang)化溫度(du)是(shi)(shi)不(bu)(bu)一樣的(de)(de)(de)(de)，所以，正確選(xuan)取不(bu)(bu)銹鋼(gang)應(ying)(ying)考慮(lv)(lv)在什么溫度(du)下(xia)使用，再去考慮(lv)(lv)其(qi)它方面的(de)(de)(de)(de)性能和要求(qiu)。說(shuo)(shuo)到這里，應(ying)(ying)該對(dui)不(bu)(bu)銹鋼(gang)有(you)(you)了一點(dian)了解，不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹性是(shi)(shi)有(you)(you)條件(jian)的(de)(de)(de)(de)。那么，電(dian)化學腐蝕是(shi)(shi)如何發(fa)生的(de)(de)(de)(de)呢？首先，應(ying)(ying)知(zhi)道，物質(zhi)世(shi)界的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素和組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)化合物，都具(ju)有(you)(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)極(ji)(ji)電(dian)位（電(dian)極(ji)(ji)勢(shi)），也就是(shi)(shi)說(shuo)(shuo)，不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)物質(zhi)之間存在著電(dian)極(ji)(ji)勢(shi)，一旦(dan)有(you)(you)溶液或電(dian)解質(zhi)充(chong)實兩物質(zhi)之間，創(chuang)立(li)了電(dian)池回路，形成(cheng)微電(dian)流。這就說(shuo)(shuo)，電(dian)腐蝕是(shi)(shi)一種(zhong)普(pu)遍的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)。


 a. 點腐蝕(shi)產生有的因素


    ①. 不銹鋼表(biao)面(mian)夾雜：表(biao)面(mian)存在(zai)有(you)氧化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)、硅酸鹽等夾雜，如果表(biao)面(mian)再(zai)遇到水(shui)溶(rong)液附帶上面(mian)，水(shui)在(zai)兩物(wu)質之(zhi)間電(dian)解(jie)，有(you)微電(dian)流(liu)產(chan)生，水(shui)電(dian)解(jie)為氫(qing)離(li)子(zi)和氫(qing)氧離(li)子(zi)，而氫(qing)氧離(li)子(zi)與鉻可發(fa)生化(hua)學反應，變成氫(qing)氧化(hua)鉻而腐(fu)蝕(shi)。


    ②. 不銹鋼表(biao)(biao)面(mian)粗糙面(mian)：表(biao)(biao)面(mian)存(cun)在麻坑或(huo)麻面(mian)等粗糙的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)。粗糙的(de)(de)表(biao)(biao)面(mian)容易(yi)存(cun)積空氣中的(de)(de)懸浮(fu)微粒（灰(hui)塵），而(er)灰(hui)塵又(you)吸附空氣中的(de)(de)水(shui)(shui)份，于是(shi)，水(shui)(shui)份的(de)(de)存(cun)在，水(shui)(shui)份在兩物質之間的(de)(de)電極電位的(de)(de)作用下電解，分解出氫離子(zi)和氫氧(yang)離子(zi)，氫氧(yang)離子(zi)與鉻(ge)反應(ying)而(er)腐敗蝕。


    ③. 氯(lv)(lv)離(li)(li)子環(huan)境：不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面處于(yu)有氯(lv)(lv)離(li)(li)子的氣(qi)氛中(zhong)時，氯(lv)(lv)離(li)(li)子選擇(ze)性破(po)壞(huai)表(biao)面鈍化(hua)膜，選擇(ze)性是(shi)因為不(bu)銹鋼(gang)(gang)表(biao)面存在有夾雜、粗糙點、成(cheng)分偏析和力(li)學性能差異，氯(lv)(lv)離(li)(li)子本就是(shi)電(dian)解質，氯(lv)(lv)離(li)(li)子與(yu)氧可生(sheng)成(cheng)次氯(lv)(lv)酸，氫氧離(li)(li)子與(yu)鉻反(fan)應生(sheng)成(cheng)氫氧化(hua)鉻，鈍化(hua)膜一旦被破(po)壞(huai)就會出現腐蝕(shi)集中(zhong)，也(ye)稱(cheng)孔蝕(shi)。


 b. 組織腐蝕：


    組織腐(fu)蝕也稱晶(jing)間腐(fu)蝕。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)或奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)與(yu)鐵素(su)(su)(su)體(ti)雙相鋼(gang)(gang)中(zhong)，鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)隨加熱(re)溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中(zhong)，如在(zai)熱(re)軋制過程(cheng)中(zhong)，鋼(gang)(gang)被加熱(re)到1000-1200℃，碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)開(kai)始于900℃溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中(zhong)，1050℃碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)基本完全(quan)溶解(jie)于奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中(zhong)。但在(zai)冷(leng)卻過程(cheng)中(zhong)，碳又從奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)中(zhong)被析(xi)出，并在(zai)晶(jing)間處(chu)與(yu)鉻元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)化合，成為Cr23C6的(de)碳化物。使晶(jing)間處(chu)的(de)鉻含量減少，造成貧鉻現象，也就使去(qu)防銹的(de)功(gong)能。


 c. 應力腐蝕(shi)：


    不(bu)銹鋼(gang)熱軋變(bian)形(xing)、冷拔變(bian)形(xing)、冷軋變(bian)形(xing)和熱處理過程中，鋼(gang)基內部(bu)殘余應力將造(zao)成(cheng)通條(tiao)性能不(bu)均。特別(bie)是冷變(bian)形(xing)表(biao)面，因晶(jing)格奇變(bian)，容(rong)易受外部(bu)環境(jing)影(ying)響（如摩擦、劃傷、碰撞和浸蝕受到腐蝕集中）和附加應力疊合大于晶(jing)間原子力時被破壞。



二、不銹(xiu)鋼的(de)耐腐蝕性(xing)能


    馬(ma)氏體＜鐵素(su)體＜鎳(nie)-鉻奧氏體


    這里特別提到奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)分高鎳(nie)、低鎳(nie)和無鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。其不(bu)銹性能有：


    無(wu)鎳奧(ao)(ao)氏體＜低鎳奧(ao)(ao)氏體＜高鎳奧(ao)(ao)氏體


    ——馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)是因(yin)為(wei)(wei)(wei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中鉻(ge)(ge)含量為(wei)(wei)(wei)13%左右，并有(you)(you)(you)碳(tan)(tan)含量為(wei)(wei)(wei)0.1%~0.4%的范圍變化。就是說(shuo)碳(tan)(tan)含量較高，而碳(tan)(tan)元素在不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中是降(jiang)低(di)耐銹(xiu)性能(neng)(neng)的，所以防銹(xiu)性是隨碳(tan)(tan)含量增加(jia)而下降(jiang)。再來(lai)談談，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。人們常稱馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)和(he)鐵素體(ti)(ti)(ti)為(wei)(wei)(wei)鉻(ge)(ge)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，還有(you)(you)(you)稱為(wei)(wei)(wei)鉻(ge)(ge)鐵鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。其實馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與(yu)鐵素體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)有(you)(you)(you)很大(da)區別的，一(yi)是形(xing)(xing)成(cheng)機(ji)理(li)不(bu)(bu)一(yi)樣；由于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中碳(tan)(tan)元素是奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素。馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)在高溫(wen)(wen)區為(wei)(wei)(wei)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織，冷卻到(dao)低(di)溫(wen)(wen)（常溫(wen)(wen)）為(wei)(wei)(wei)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織，也(ye)就是說(shuo)，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)有(you)(you)(you)相變發生。根據冷卻的方式(shi)和(he)冷卻速度(du)，可得到(dao)淬火工藝(yi)有(you)(you)(you)不(bu)(bu)同的硬度(du)和(he)強度(du)性能(neng)(neng)，但塑性很低(di)，冷變形(xing)(xing)較差(cha)，變形(xing)(xing)后容易自裂，需及時退火消(xiao)除應(ying)力處理(li)。所以說(shuo)，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)能(neng)(neng)冷變形(xing)(xing)后交貨(huo)。


    ——鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)鉻(ge)含量提高(gao)到(dao)17%以上或碳(tan)含量降到(dao)0.08%以下(xia)時(shi)，其內部組織為(wei)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)在高(gao)溫(wen)到(dao)低(di)(di)溫(wen)不(bu)發生相變(bian)(bian)，隨著(zhu)鉻(ge)元(yuan)素(su)(su)(su)含量的(de)增大，防銹(xiu)(xiu)蝕(shi)能力也增強，但鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)變(bian)(bian)形(xing)硬化率很低(di)(di)，變(bian)(bian)形(xing)應力也低(di)(di)。不(bu)能用冷(leng)變(bian)(bian)形(xing)提高(gao)強度(du)值，反(fan)而降低(di)(di)了塑性(xing)，使(shi)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)變(bian)(bian)脆如(ru)受力而自裂。再是(shi)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)低(di)(di)溫(wen)脆性(xing)，不(bu)能適(shi)用于常溫(wen)以下(xia)（特(te)別(bie)是(shi)東北地區(qu)的(de)冬季）的(de)裝置(zhi)，還有(you)475℃脆性(xing)的(de)溫(wen)度(du)下(xia)，所(suo)以使(shi)用范(fan)圍較窄，造成使(shi)用上的(de)限(xian)制(zhi)。如(ru)果將鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)碳(tan)含量降低(di)(di)到(dao)0.001%以下(xia)，再將鋼(gang)(gang)中的(de)氮元(yuan)素(su)(su)(su)降到(dao)0.001%以下(xia)，而低(di)(di)溫(wen)脆性(xing)可降到(dao)-80℃以下(xia)，發揮出無鎳和防銹(xiu)(xiu)的(de)優越性(xing)。