不锈钢的基本知识

不锈钢的基本知识

（一）、不锈钢知识

1、不锈钢的定义

（1）、定义：含铬量为10.5%以上的合金称为不锈钢。

（2）、特性：不锈钢最基本的特性是它在大气条件下的耐锈性和在各种液体介质中耐蚀性。这一特性与钢中的铬含量有直接关系，随着铬含量的提高而增强。当铬含量达到10.5%以上时钢的这一特征发生突变，从易生锈到不锈，从不耐蚀到耐腐蚀。而且铬含量从10.5%以后随着铬的不断提高，其耐锈性和耐蚀性也不断得到改善，不锈钢最高铬含量为26%，更高已没有必要。

（3）、耐蚀机理：不锈钢耐锈耐蚀性的机理是钝化膜理论。

所谓钝化膜就是在不锈钢表面有一层以Cr₂O₃为主的薄膜。由于这个薄膜的存在使不锈钢基体在各种介质中腐蚀受阻，这种现象被称为钝化。这种钝化膜的形成有两种情况，一种是不锈钢本身就有自钝化的能力，这种自钝化能力随铬含量的提高而加快。另一种较广泛的形成条件是不锈钢在各种水溶液（电解质）中，在被腐蚀的过程中形成钝化膜而使腐蚀受阻。

2、、不锈钢的腐蚀种类

    不锈钢的腐蚀类型分为二类：均匀腐蚀、局部腐蚀。

   （1）、均匀腐蚀

    均匀腐蚀是指裸露在腐蚀环境的金属表面全部发生电化学或化学反应，均匀受到腐蚀。这种腐蚀也可以测量其进行速度，也可以预测以后的腐蚀程度，设定安全系数，设定材料的使用期，所以它是众多腐蚀种类中最不危险的腐蚀，通常均匀腐蚀的腐蚀程度按照重量、厚度减少的多少来衡量。除了特殊环境以外，不锈钢的均匀腐蚀的速度极低，使用寿命长，维护费用低。不锈钢耐蚀性的十级标准

如果在使用过程中要求保持镜面或尺寸精密的设备应选用1-3级的不锈钢；要求长期不漏或要求使用年限的设备，应选用2-5级；对于检修方便或寿命不需很长的设备可选用4-7级的不锈钢。对于年腐蚀率超过1mm的一般不选用。

   （2）、局部腐蚀

    局部腐蚀是指在腐蚀介质的作用下，钢的基体在特定的部位被快速腐蚀的一种腐蚀形式。这种腐蚀对设备的威胁极大，因此必须根据介质条件正确地选用不锈钢。局部腐蚀主要类型有：晶间腐蚀、点蚀、应力腐蚀、锈蚀等。

● 晶间腐蚀

    晶间腐蚀多发生在中等浓度硫酸、高浓度硝酸和有机酸等酸性介质中发生。腐蚀形式是不锈钢基体的晶粒边界受到加速腐蚀。产生这种腐蚀的原因是晶界处贫铬造成的。

     为了防止晶界贫铬提高抗晶间腐蚀能力，主要有两个办法：一是降低钢中的碳含量≤0.03%的超低碳不锈钢；二是向钢中添加钛或铌。

● 点蚀

点蚀是一种很危险的局部腐蚀，多发生在含有氯、溴、碘等水溶液中，发生小孔然后急剧进行腐蚀的现象，严重时会穿透钢板， 一般不能以重量减少多少来评价其腐蚀程度。

提高耐点蚀能力的措施主要有两方面，一是提高局部的耐点蚀能力，减少钢中的夹杂物，特别是硫含量；二是钢的基体抗点蚀能力，影响基体耐蚀性的合金元素主要是铬、钼、氮三个元素。

• ●        缝隙腐蚀

产生缝隙腐蚀的主要原因是设备内有缝隙，例如铆接、垫片或者设备内有死角等原因，介质在这些地方由于不流动，所以氯离子浓缩而加快腐蚀。

为了防止发生缝隙腐蚀，首先应尽量避免有缝隙的设计，或使缝隙敞开；其次提高耐缝隙腐蚀的能力，其中合金元素的影响与点蚀相同。

● 应力腐蚀

应力腐蚀的外貌是沿设备厚度的垂直方向呈树枝状的腐蚀，使设备开裂。产生应力腐蚀的条件除介质条件外，与设备在制造过程产生拉伸应力有直接关系。发生这种腐蚀的主要设备有热交换器、冷却器、蒸汽发生器、送风机、干燥机和锅炉等。

提高不锈钢耐应力腐蚀的措施：一是提高耐应力腐蚀指标△Ni；二是对设备进行消除残余应力的热处理。

• ●        锈蚀

 不锈钢的耐蚀性能是近年来由于不锈钢作为装饰材料广泛应用而提出的新的耐蚀性指标。不锈钢作为建筑用的板、管等材料同时要具有装饰性和美观性。 影响不锈钢耐锈性能的因素与耐点蚀性的因素是完全相同的，主要取决于基体抗锈性和锈蚀源（夹杂物）的含量。

3、不锈钢的分类及特点

不锈钢大体按化学成分和金属组织分类，按化学成分可以分为Cr系和Cr-Ni系；按组织分可以分为奥氏体系、铁素体系、马氏体系、双相系、沉淀硬化系。

（1）、奥氏体系不锈钢

面心立方结构，热处理不能硬化，但通过冷加工可以硬化。代表钢种是304，18Cr-8Ni是其基本组成。常温、高温下都为奥氏体组织，无磁性。

（2）、铁素体系不锈钢

体心立方结构，其耐蚀性不如奥氏体不锈钢，但抵抗应力腐蚀开裂能力优越于奥氏体系不锈钢；常温下带强磁性；热处理不能硬化，具有优秀的冷加工性。

（3）、马氏体系不锈钢

马氏体系不锈钢常温下强磁性，一般来讲其耐蚀性不突出，但强度高，使用于高强度结构用钢。高温下具有稳定的奥氏体组织，空冷或油冷下转变成马氏体相，常温下具有完全的马氏体组织。

（4）、双相不锈钢

常温下具有奥氏体和铁素体混合相，强度高，铁素体组织起着抑制应力腐蚀开裂的作用。在高温下基本为铁素体组织，在冷却至室温时具有30-50%铁素体+奥氏体双相组织。

    （5）、沉淀硬化系不锈钢

    利用热处理后时效析出Cu、Al、Ti、Nb等的金属化合物，来提高材料的强度。