不(bu)(bu)銹(xiu)是(shi)(shi)針(zhen)對鋼(gang)鐵(tie)(tie)易銹(xiu)蝕而提出的(de)(de)(de)。是(shi)(shi)在普(pu)鋼(gang)應用的(de)(de)(de)基礎上，鋼(gang)材銹(xiu)蝕為普(pu)遍現象，造成(cheng)(cheng)鋼(gang)鐵(tie)(tie)設(she)施(shi)不(bu)(bu)斷地減重和(he)使去力學性能而報(bao)廢。防(fang)止(zhi)鋼(gang)材銹(xiu)蝕提出不(bu)(bu)銹(xiu)方法的(de)(de)(de)概(gai)念，從鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)應用開始(shi)，防(fang)止(zhi)銹(xiu)蝕的(de)(de)(de)技術伴隨同(tong)生(sheng)，不(bu)(bu)斷創新，保存有幾(ji)千年的(de)(de)(de)防(fang)銹(xiu)實(shi)物(wu)呈現到今天，卻防(fang)銹(xiu)技術卻失傳，為此感嘆但還得(de)繼續。普(pu)鋼(gang)生(sheng)銹(xiu)的(de)(de)(de)現象分(fen)析；普(pu)鋼(gang)的(de)(de)(de)化(hua)學成(cheng)(cheng)分(fen)是(shi)(shi)鐵(tie)(tie)（Fe）和(he)碳(tan)(C)的(de)(de)(de)最(zui)簡(jian)單最(zui)經濟的(de)(de)(de)組合(he)，由于鐵(tie)(tie)-碳(tan)金屬(shu)中的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)元素與空氣中活潑(po)的(de)(de)(de)氧(yang)氣接觸，發生(sheng)化(hua)學反(fan)應生(sheng)成(cheng)(cheng)氧(yang)化(hua)物(wu)（FeO）這一層氧(yang)化(hua)物(wu)叫(jiao)亞鐵(tie)(tie)，不(bu)(bu)穩定狀(zhuang)態(tai)，氧(yang)化(hua)鐵(tie)(tie)繼續氧(yang)化(hua)生(sheng)成(cheng)(cheng)（Fe3O4），再(zai)氧化生(sheng)產穩定（Fe2O3）。在普鋼表面(mian)是(shi)(shi)由以上三種結構的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物組成，年(nian)統計(ji)鋼鐵的(de)(de)(de)銹(xiu)蝕損耗達(da)到10%，而(er)且氧(yang)化(hua)鐵物質是(shi)(shi)分散得不(bu)到回收(shou)條件，造成很大的(de)(de)(de)經濟(ji)損失和資源浪費(fei)，不(bu)利益(yi)經濟(ji)的(de)(de)(de)持續發展(zhan)，研究不(bu)銹(xiu)的(de)(de)(de)方法(fa)層出不(bu)窮(qiong)，有涂防銹(xiu)漆的(de)(de)(de)、有電(dian)鍍合金(jin)的(de)(de)(de)、有涂塑的(de)(de)(de)、再是(shi)(shi)材(cai)料(liao)本(ben)身是(shi)(shi)不(bu)銹(xiu)材(cai)料(liao)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。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(bu)銹鋼的(de)腐蝕


    不銹鋼(gang)也有腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，如(ru)在高溫下，表(biao)面被(bei)氧(yang)化(hua)形(xing)成氧(yang)化(hua)皮(pi)，這(zhe)是不爭(zheng)的事實(shi)。金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)分兩(liang)方面發生，一是化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，二是電(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。金屬在高溫下產生的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫(jiao)化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，金屬在常溫下產生的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫(jiao)電(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫(jiao)均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，電(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫(jiao)局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。


 1. 化學腐蝕(shi)

    

  金屬高溫(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)這(zhe)是常(chang)(chang)(chang)知(zhi)。只不(bu)過不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)與普(pu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)不(bu)一樣。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)能承受更(geng)高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)，如1Cr13(410)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)500℃~600℃；1Cr17（430）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)600℃~700℃；而0Cr18Ni8(304) 的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)在(zai)(zai)800℃~900℃；普(pu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)卻(que)只有(you)200℃~300℃。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)隨溫(wen)度(du)(du)升高而嚴(yan)重(zhong)，普(pu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是隨時間而嚴(yan)重(zhong)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)表面生成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)皮反而阻(zu)止再氧(yang)化(hua)(hua)，普(pu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)生成氧(yang)化(hua)(hua)皮加重(zhong)氧(yang)化(hua)(hua)。當(dang)然，人們要問，那么在(zai)(zai)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)呢？普(pu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)無(wu)防護(hu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)措施的(de)(de)(de)(de)(de)(de)保護(hu)下(xia)(xia)也要被空氣中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)掉。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)常(chang)(chang)(chang)溫(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)要復雜(za)得多(duo)，不(bu)僅與氧(yang)有(you)關(guan)，也與組織、內部夾雜(za)、內部應力(li)以及熱處理狀態有(you)關(guan)、還與環境介質(zhi)有(you)關(guan)。下(xia)(xia)面要談到(dao)是電化(hua)(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。



 2. 電(dian)化學腐蝕


   前面(mian)(mian)談到(dao)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼在高溫(wen)狀態下(xia)(xia)(xia)產生(sheng)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕現(xian)象(xiang)。接下(xia)(xia)(xia)來說(shuo)一(yi)(yi)說(shuo)常(chang)溫(wen)狀態下(xia)(xia)(xia)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)腐(fu)蝕現(xian)象(xiang)。要知道(dao)(dao)，溫(wen)度(du)對(dui)(dui)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)氧(yang)化(hua)(hua)有很(hen)大關系，因為，不(bu)(bu)(bu)同性質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼其表(biao)面(mian)(mian)氧(yang)化(hua)(hua)溫(wen)度(du)是不(bu)(bu)(bu)一(yi)(yi)樣的(de)(de)(de)，所以，正確選取(qu)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼應(ying)考(kao)慮在什(shen)么溫(wen)度(du)下(xia)(xia)(xia)使用，再(zai)去考(kao)慮其它方面(mian)(mian)的(de)(de)(de)性能和要求。說(shuo)到(dao)這里，應(ying)該對(dui)(dui)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼有了(le)一(yi)(yi)點了(le)解(jie)，不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)性是有條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de)。那么，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學腐(fu)蝕是如何發生(sheng)的(de)(de)(de)呢？首先，應(ying)知道(dao)(dao)，物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)世界的(de)(de)(de)元(yuan)素和組成(cheng)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)，都(dou)具有不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位（電(dian)(dian)極(ji)勢(shi)），也(ye)就是說(shuo)，不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)之(zhi)間存(cun)在著(zhu)電(dian)(dian)極(ji)勢(shi)，一(yi)(yi)旦有溶液或電(dian)(dian)解(jie)質(zhi)(zhi)充實兩物(wu)(wu)(wu)質(zhi)(zhi)之(zhi)間，創立了(le)電(dian)(dian)池回(hui)路，形成(cheng)微(wei)電(dian)(dian)流。這就說(shuo)，電(dian)(dian)腐(fu)蝕是一(yi)(yi)種普(pu)遍的(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。


 a. 點腐蝕產生有的因素


    ①. 不銹(xiu)鋼表面夾雜(za)：表面存在有氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)、硫化(hua)物(wu)、硅酸鹽等夾雜(za)，如果表面再遇到水溶(rong)液(ye)附帶上(shang)面，水在兩物(wu)質之間電(dian)(dian)解，有微電(dian)(dian)流(liu)產生，水電(dian)(dian)解為(wei)氫(qing)離(li)子和氫(qing)氧(yang)(yang)離(li)子，而氫(qing)氧(yang)(yang)離(li)子與鉻可發生化(hua)學反應，變成氫(qing)氧(yang)(yang)化(hua)鉻而腐蝕。


    ②. 不銹鋼(gang)表面粗(cu)糙(cao)(cao)面：表面存(cun)在麻坑或麻面等粗(cu)糙(cao)(cao)的(de)表面。粗(cu)糙(cao)(cao)的(de)表面容易(yi)存(cun)積空氣中(zhong)的(de)懸浮微粒（灰塵(chen)），而灰塵(chen)又(you)吸附空氣中(zhong)的(de)水(shui)(shui)份(fen)，于是，水(shui)(shui)份(fen)的(de)存(cun)在，水(shui)(shui)份(fen)在兩物質(zhi)之間的(de)電(dian)極電(dian)位的(de)作用(yong)下電(dian)解(jie)，分解(jie)出氫(qing)離(li)子(zi)(zi)和氫(qing)氧(yang)離(li)子(zi)(zi)，氫(qing)氧(yang)離(li)子(zi)(zi)與鉻反應而腐敗蝕(shi)。


    ③. 氯(lv)(lv)(lv)離(li)子(zi)環境：不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面處于有(you)氯(lv)(lv)(lv)離(li)子(zi)的氣(qi)氛中(zhong)時，氯(lv)(lv)(lv)離(li)子(zi)選擇(ze)性(xing)破壞(huai)表(biao)面鈍(dun)化(hua)膜，選擇(ze)性(xing)是因為不銹(xiu)鋼(gang)(gang)表(biao)面存在有(you)夾雜、粗糙點、成分偏析和力學性(xing)能差異，氯(lv)(lv)(lv)離(li)子(zi)本(ben)就是電(dian)解(jie)質，氯(lv)(lv)(lv)離(li)子(zi)與氧可生成次(ci)氯(lv)(lv)(lv)酸，氫(qing)氧離(li)子(zi)與鉻反應(ying)生成氫(qing)氧化(hua)鉻，鈍(dun)化(hua)膜一旦被破壞(huai)就會出現腐蝕集中(zhong)，也稱孔蝕。


 b. 組織腐蝕：


    組織腐蝕也(ye)稱晶(jing)間(jian)腐蝕。奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)或奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)與鐵素(su)體(ti)(ti)雙相鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)，鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)隨加熱(re)溶解于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)，如在(zai)熱(re)軋制過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，鋼(gang)(gang)被加熱(re)到1000-1200℃，碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)開始于(yu)900℃溶解于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)，1050℃碳元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)基本完全溶解于(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)。但在(zai)冷卻過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，碳又從奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)被析出，并在(zai)晶(jing)間(jian)處與鉻(ge)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)化(hua)(hua)合(he)，成(cheng)為Cr23C6的(de)碳化(hua)(hua)物。使晶(jing)間(jian)處的(de)鉻(ge)含量減少，造成(cheng)貧鉻(ge)現象，也(ye)就使去防銹(xiu)的(de)功(gong)能。


 c. 應力(li)腐蝕：


    不(bu)銹鋼熱(re)(re)軋變(bian)形(xing)、冷(leng)拔變(bian)形(xing)、冷(leng)軋變(bian)形(xing)和(he)(he)熱(re)(re)處理過程中，鋼基內部(bu)殘余應力(li)將(jiang)造成通條性能不(bu)均。特別是(shi)冷(leng)變(bian)形(xing)表(biao)面，因晶格(ge)奇變(bian)，容易受(shou)外部(bu)環(huan)境影響（如摩擦(ca)、劃傷(shang)、碰撞和(he)(he)浸蝕受(shou)到腐蝕集(ji)中）和(he)(he)附加應力(li)疊(die)合大(da)于晶間(jian)原子力(li)時被破(po)壞(huai)。



二、不銹鋼(gang)的耐腐蝕性(xing)能


    馬(ma)氏(shi)體(ti)＜鐵(tie)素體(ti)＜鎳-鉻奧氏(shi)體(ti)


    這里特(te)別提到(dao)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)分(fen)高鎳(nie)、低鎳(nie)和無鎳(nie)奧氏體不(bu)銹鋼(gang)。其(qi)不(bu)銹性能有(you)：


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


    ——馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)是因(yin)為(wei)鋼(gang)(gang)中鉻(ge)含(han)量(liang)(liang)為(wei)13%左右(you)，并有(you)(you)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)為(wei)0.1%~0.4%的(de)(de)(de)范圍變(bian)化。就(jiu)是說(shuo)碳(tan)含(han)量(liang)(liang)較高(gao)，而碳(tan)元素(su)在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中是降(jiang)低耐銹(xiu)性(xing)能(neng)的(de)(de)(de)，所以防銹(xiu)性(xing)是隨碳(tan)含(han)量(liang)(liang)增加而下降(jiang)。再來談談，馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。人們常稱(cheng)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)為(wei)鉻(ge)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，還(huan)有(you)(you)稱(cheng)為(wei)鉻(ge)鐵(tie)鋼(gang)(gang)。其實馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)與鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)(you)很(hen)大區(qu)別的(de)(de)(de)，一(yi)是形(xing)(xing)成機理不(bu)(bu)(bu)一(yi)樣；由(you)于鋼(gang)(gang)中碳(tan)元素(su)是奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素(su)。馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)在高(gao)溫區(qu)為(wei)奧氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組織，冷卻到(dao)低溫（常溫）為(wei)馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)組織，也就(jiu)是說(shuo)，馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)(you)相變(bian)發生。根據冷卻的(de)(de)(de)方式和冷卻速度(du)，可得(de)到(dao)淬火(huo)工藝有(you)(you)不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)硬度(du)和強度(du)性(xing)能(neng)，但(dan)塑性(xing)很(hen)低，冷變(bian)形(xing)(xing)較差，變(bian)形(xing)(xing)后容易自裂，需(xu)及時退火(huo)消除(chu)應(ying)力處(chu)理。所以說(shuo)，馬(ma)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)能(neng)冷變(bian)形(xing)(xing)后交貨。


    ——鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鉻(ge)含量提高(gao)到(dao)17%以(yi)(yi)上(shang)或碳(tan)(tan)含量降(jiang)到(dao)0.08%以(yi)(yi)下時，其內部組織為鐵素(su)體(ti)在(zai)高(gao)溫(wen)到(dao)低溫(wen)不發(fa)生相(xiang)變(bian)，隨著鉻(ge)元素(su)含量的(de)增(zeng)大(da)，防銹(xiu)蝕能(neng)力也(ye)增(zeng)強，但(dan)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)變(bian)形(xing)(xing)硬(ying)化率很低，變(bian)形(xing)(xing)應力也(ye)低。不能(neng)用冷變(bian)形(xing)(xing)提高(gao)強度值，反而(er)降(jiang)低了塑性(xing)，使鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)變(bian)脆(cui)如(ru)受力而(er)自裂。再(zai)是(shi)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)有(you)低溫(wen)脆(cui)性(xing)，不能(neng)適用于(yu)常(chang)溫(wen)以(yi)(yi)下（特別(bie)是(shi)東北(bei)地區的(de)冬季）的(de)裝置，還(huan)有(you)475℃脆(cui)性(xing)的(de)溫(wen)度下，所以(yi)(yi)使用范圍較窄，造成使用上(shang)的(de)限制。如(ru)果將鐵素(su)體(ti)碳(tan)(tan)含量降(jiang)低到(dao)0.001%以(yi)(yi)下，再(zai)將鋼(gang)(gang)中的(de)氮元素(su)降(jiang)到(dao)0.001%以(yi)(yi)下，而(er)低溫(wen)脆(cui)性(xing)可降(jiang)到(dao)-80℃以(yi)(yi)下，發(fa)揮出(chu)無鎳和防銹(xiu)的(de)優越性(xing)。