不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)是(shi)(shi)針(zhen)對(dui)鋼鐵易銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)而提出的(de)(de)(de)(de)。是(shi)(shi)在普(pu)(pu)鋼應用的(de)(de)(de)(de)基礎上，鋼材(cai)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)為普(pu)(pu)遍現象，造成鋼鐵設施(shi)不(bu)斷地減(jian)重和使去力學性能(neng)而報廢。防止鋼材(cai)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)提出不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)方法(fa)的(de)(de)(de)(de)概念(nian)，從(cong)鐵的(de)(de)(de)(de)應用開始，防止銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)技術伴(ban)隨同生(sheng)，不(bu)斷創新，保(bao)存(cun)有幾千年的(de)(de)(de)(de)防銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)實物呈現到今天，卻防銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)技術卻失(shi)傳，為此(ci)感(gan)嘆(tan)但還得繼續。普(pu)(pu)鋼生(sheng)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)(de)現象分析(xi)；普(pu)(pu)鋼的(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)學成分是(shi)(shi)鐵（Fe）和碳(C)的(de)(de)(de)(de)最(zui)簡單(dan)最(zui)經濟的(de)(de)(de)(de)組合，由于鐵-碳金(jin)屬中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鐵元素與空氣中(zhong)活潑的(de)(de)(de)(de)氧(yang)氣接觸，發(fa)生(sheng)化(hua)(hua)學反應生(sheng)成氧(yang)化(hua)(hua)物（FeO）這一層氧(yang)化(hua)(hua)物叫亞鐵，不(bu)穩定(ding)狀態，氧(yang)化(hua)(hua)鐵繼續氧(yang)化(hua)(hua)生(sheng)成（Fe3O4），再氧化生產穩定（Fe2O3）。在普(pu)鋼表面是由以上三種(zhong)結構(gou)的(de)氧化物組成，年統計(ji)鋼鐵(tie)的(de)銹(xiu)(xiu)蝕損(sun)耗達到(dao)(dao)10%，而(er)且氧化鐵(tie)物質是分(fen)散得不(bu)(bu)(bu)到(dao)(dao)回收條件，造成很(hen)大的(de)經濟(ji)(ji)損(sun)失和資(zi)源(yuan)浪費，不(bu)(bu)(bu)利益經濟(ji)(ji)的(de)持續發展，研究不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)的(de)方法層出不(bu)(bu)(bu)窮，有涂防銹(xiu)(xiu)漆的(de)、有電鍍合金的(de)、有涂塑的(de)、再是材料本身是不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)材料的(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(xiu)鋼(gang)的腐蝕
不(bu)銹(xiu)鋼也有腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，如在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)，表面(mian)被氧化(hua)形成氧化(hua)皮，這是不(bu)爭(zheng)的事(shi)實。金(jin)屬(shu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)分兩方面(mian)發生(sheng)(sheng)，一是化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，二是電(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)高溫(wen)下(xia)產(chan)生(sheng)(sheng)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)，金(jin)屬(shu)在(zai)(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)產(chan)生(sheng)(sheng)的腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)叫電(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。化(hua)學(xue)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(bu)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。
1. 化學腐(fu)蝕(shi)
金屬(shu)高(gao)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)這(zhe)是(shi)常(chang)知。只(zhi)不過不銹鋼(gang)與(yu)普(pu)鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)不一樣。不銹鋼(gang)能承受更高(gao)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)，如1Cr13(410)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)在500℃~600℃；1Cr17（430）的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)在600℃~700℃；而(er)(er)0Cr18Ni8(304) 的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)在800℃~900℃；普(pu)鋼(gang)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)卻只(zhi)有200℃~300℃。不銹鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)程度(du)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)升(sheng)高(gao)而(er)(er)嚴(yan)重(zhong)，普(pu)鋼(gang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是(shi)隨(sui)時(shi)間而(er)(er)嚴(yan)重(zhong)。不銹鋼(gang)表面(mian)生成(cheng)的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)皮(pi)反而(er)(er)阻止再氧(yang)(yang)化(hua)，普(pu)鋼(gang)生成(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)皮(pi)加重(zhong)氧(yang)(yang)化(hua)。當然，人(ren)們(men)要(yao)問，那么在常(chang)溫(wen)(wen)呢？普(pu)鋼(gang)在無防護(hu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)措施的(de)(de)保(bao)護(hu)下也(ye)要(yao)被空氣中的(de)(de)氧(yang)(yang)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)掉(diao)。不銹鋼(gang)的(de)(de)常(chang)溫(wen)(wen)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)要(yao)復(fu)雜得多，不僅與(yu)氧(yang)(yang)有關(guan)(guan)(guan)，也(ye)與(yu)組織、內部(bu)夾雜、內部(bu)應力以(yi)及熱處(chu)理狀態(tai)有關(guan)(guan)(guan)、還與(yu)環(huan)境介質有關(guan)(guan)(guan)。下面(mian)要(yao)談(tan)到(dao)是(shi)電(dian)化(hua)學腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
2. 電化學腐(fu)蝕
前面(mian)談到不(bu)銹鋼(gang)在(zai)高溫(wen)(wen)狀態下(xia)產生的(de)(de)(de)(de)腐蝕現(xian)象(xiang)。接下(xia)來(lai)說(shuo)一(yi)說(shuo)常溫(wen)(wen)狀態下(xia)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕現(xian)象(xiang)。要知道(dao)，溫(wen)(wen)度(du)對不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐氧(yang)化(hua)有(you)很大關系(xi)，因為，不(bu)同(tong)性質的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)其表面(mian)氧(yang)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)是(shi)(shi)(shi)不(bu)一(yi)樣的(de)(de)(de)(de)，所以(yi)，正(zheng)確(que)選(xuan)取不(bu)銹鋼(gang)應(ying)考(kao)慮在(zai)什么溫(wen)(wen)度(du)下(xia)使用(yong)，再去考(kao)慮其它方面(mian)的(de)(de)(de)(de)性能和要求。說(shuo)到這(zhe)里，應(ying)該對不(bu)銹鋼(gang)有(you)了一(yi)點了解，不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹性是(shi)(shi)(shi)有(you)條件的(de)(de)(de)(de)。那(nei)么，電(dian)(dian)化(hua)學(xue)腐蝕是(shi)(shi)(shi)如何發生的(de)(de)(de)(de)呢？首先，應(ying)知道(dao)，物質世(shi)界的(de)(de)(de)(de)元素和組成的(de)(de)(de)(de)化(hua)合物，都具有(you)不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位(wei)（電(dian)(dian)極勢(shi)），也就是(shi)(shi)(shi)說(shuo)，不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)物質之(zhi)間(jian)存在(zai)著電(dian)(dian)極勢(shi)，一(yi)旦(dan)有(you)溶(rong)液或電(dian)(dian)解質充(chong)實兩物質之(zhi)間(jian)，創立了電(dian)(dian)池回(hui)路，形成微電(dian)(dian)流。這(zhe)就說(shuo)，電(dian)(dian)腐蝕是(shi)(shi)(shi)一(yi)種普(pu)遍的(de)(de)(de)(de)現(xian)象(xiang)。
a. 點(dian)腐蝕(shi)產生有(you)的(de)因(yin)素
①. 不(bu)銹(xiu)鋼表面夾雜(za)：表面存在(zai)有氧(yang)化(hua)(hua)物、硫(liu)化(hua)(hua)物、硅酸鹽等夾雜(za)，如果(guo)表面再遇(yu)到水(shui)溶液(ye)附(fu)帶(dai)上面，水(shui)在(zai)兩物質之間電(dian)(dian)解(jie)，有微電(dian)(dian)流產生(sheng)，水(shui)電(dian)(dian)解(jie)為氫(qing)(qing)(qing)離子和氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)離子，而氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)離子與鉻可發生(sheng)化(hua)(hua)學反應，變成(cheng)氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)化(hua)(hua)鉻而腐(fu)蝕。
②. 不(bu)銹鋼表(biao)面粗(cu)糙面：表(biao)面存(cun)在麻(ma)坑(keng)或(huo)麻(ma)面等粗(cu)糙的(de)(de)表(biao)面。粗(cu)糙的(de)(de)表(biao)面容易存(cun)積空氣中的(de)(de)懸浮微粒（灰(hui)塵），而(er)灰(hui)塵又吸附空氣中的(de)(de)水份，于是(shi)，水份的(de)(de)存(cun)在，水份在兩物質之間的(de)(de)電極電位的(de)(de)作用下電解，分解出氫離(li)子(zi)(zi)和氫氧(yang)離(li)子(zi)(zi)，氫氧(yang)離(li)子(zi)(zi)與鉻反應而(er)腐敗蝕。
③. 氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)環境：不銹(xiu)鋼表面(mian)處于有(you)氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)的氣氛中時，氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)破壞表面(mian)鈍(dun)化(hua)膜，選(xuan)擇(ze)性(xing)(xing)是因為不銹(xiu)鋼表面(mian)存在(zai)有(you)夾雜、粗糙點、成(cheng)分(fen)偏析和力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)差異，氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)本就(jiu)是電解(jie)質(zhi)，氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)與氧可生(sheng)成(cheng)次氯酸，氫氧離(li)(li)(li)子(zi)(zi)與鉻反(fan)應(ying)生(sheng)成(cheng)氫氧化(hua)鉻，鈍(dun)化(hua)膜一旦被破壞就(jiu)會出現(xian)腐蝕(shi)集(ji)中，也稱孔蝕(shi)。
b. 組織腐(fu)蝕：
組織腐蝕(shi)也稱晶(jing)間腐蝕(shi)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)或(huo)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)與鐵素(su)(su)體(ti)(ti)雙(shuang)相鋼(gang)中，鋼(gang)中的(de)碳(tan)(tan)(tan)元素(su)(su)隨加熱溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中，如在熱軋制過程中，鋼(gang)被加熱到1000-1200℃，碳(tan)(tan)(tan)元素(su)(su)開(kai)始(shi)于(yu)(yu)900℃溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中，1050℃碳(tan)(tan)(tan)元素(su)(su)基本完(wan)全(quan)溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中。但在冷卻過程中，碳(tan)(tan)(tan)又從奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中被析出，并在晶(jing)間處(chu)與鉻元素(su)(su)化合，成(cheng)為Cr23C6的(de)碳(tan)(tan)(tan)化物。使(shi)晶(jing)間處(chu)的(de)鉻含量減(jian)少，造成(cheng)貧鉻現象，也就使(shi)去防銹的(de)功能。
c. 應力腐蝕(shi)：
不銹鋼熱軋變(bian)形、冷(leng)拔變(bian)形、冷(leng)軋變(bian)形和(he)熱處理過程(cheng)中(zhong)，鋼基內部殘余(yu)應力(li)將(jiang)造成通條性能不均。特別是冷(leng)變(bian)形表面，因(yin)晶(jing)格奇變(bian)，容易受外部環境影響(xiang)（如摩擦、劃傷、碰撞和(he)浸蝕受到腐蝕集中(zhong)）和(he)附加應力(li)疊(die)合(he)大于晶(jing)間原子(zi)力(li)時被(bei)破壞。
二、不銹(xiu)鋼的(de)耐腐(fu)蝕性能(neng)
馬氏體＜鐵素(su)體＜鎳-鉻(ge)奧氏體
這里特別提到奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼分高鎳、低(di)鎳和(he)無鎳奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼。其不(bu)銹(xiu)性能有：
無(wu)鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)＜低鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)＜高鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)
——馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)是(shi)因為鋼(gang)中鉻含量(liang)為13%左右，并有(you)碳(tan)含量(liang)為0.1%~0.4%的(de)(de)范圍變(bian)(bian)化。就是(shi)說碳(tan)含量(liang)較(jiao)高，而碳(tan)元(yuan)素(su)在不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中是(shi)降低耐銹(xiu)(xiu)性(xing)能的(de)(de)，所以防銹(xiu)(xiu)性(xing)是(shi)隨(sui)碳(tan)含量(liang)增(zeng)加而下降。再來談談，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。人們常(chang)稱(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)和(he)(he)鐵素(su)體(ti)為鉻不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，還有(you)稱(cheng)(cheng)為鉻鐵鋼(gang)。其實馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與鐵素(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有(you)很(hen)(hen)大(da)區別的(de)(de)，一是(shi)形(xing)成(cheng)機(ji)理不(bu)(bu)一樣；由于(yu)鋼(gang)中碳(tan)元(yuan)素(su)是(shi)奧氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)。馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)在高溫區為奧氏(shi)(shi)體(ti)組織，冷卻到(dao)低溫（常(chang)溫）為馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)組織，也就是(shi)說，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有(you)相變(bian)(bian)發生。根據冷卻的(de)(de)方式和(he)(he)冷卻速度(du)，可得到(dao)淬火工(gong)藝有(you)不(bu)(bu)同的(de)(de)硬(ying)度(du)和(he)(he)強(qiang)度(du)性(xing)能，但塑性(xing)很(hen)(hen)低，冷變(bian)(bian)形(xing)較(jiao)差，變(bian)(bian)形(xing)后容易自裂，需及時退火消除應力處(chu)理。所以說，馬(ma)(ma)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)能冷變(bian)(bian)形(xing)后交貨。
——鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)鉻含量(liang)提高到(dao)17%以上(shang)或(huo)碳含量(liang)降(jiang)到(dao)0.08%以下(xia)時，其內部組織為鐵(tie)(tie)素體(ti)在高溫(wen)(wen)到(dao)低溫(wen)(wen)不(bu)(bu)(bu)發(fa)生相(xiang)變(bian)，隨著鉻元素含量(liang)的(de)增大，防銹蝕能力(li)也(ye)(ye)增強(qiang)，但鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)變(bian)形(xing)硬化(hua)率很低，變(bian)形(xing)應力(li)也(ye)(ye)低。不(bu)(bu)(bu)能用冷變(bian)形(xing)提高強(qiang)度值，反(fan)而(er)降(jiang)低了塑性(xing)(xing)，使(shi)鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)變(bian)脆(cui)如受力(li)而(er)自裂。再(zai)是鐵(tie)(tie)素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)有低溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)，不(bu)(bu)(bu)能適用于常溫(wen)(wen)以下(xia)（特(te)別是東北地區的(de)冬季）的(de)裝(zhuang)置，還有475℃脆(cui)性(xing)(xing)的(de)溫(wen)(wen)度下(xia)，所以使(shi)用范圍較窄，造成使(shi)用上(shang)的(de)限制。如果(guo)將鐵(tie)(tie)素體(ti)碳含量(liang)降(jiang)低到(dao)0.001%以下(xia)，再(zai)將鋼(gang)(gang)中的(de)氮(dan)元素降(jiang)到(dao)0.001%以下(xia)，而(er)低溫(wen)(wen)脆(cui)性(xing)(xing)可(ke)降(jiang)到(dao)-80℃以下(xia)，發(fa)揮出無鎳(nie)和防銹的(de)優越性(xing)(xing)。
