不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)是(shi)針對鋼(gang)(gang)鐵(tie)易銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)而(er)提出的(de)(de)(de)。是(shi)在(zai)普鋼(gang)(gang)應用的(de)(de)(de)基礎上，鋼(gang)(gang)材(cai)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)為(wei)普遍現象，造成(cheng)(cheng)鋼(gang)(gang)鐵(tie)設施不斷地減(jian)重(zhong)和(he)使去(qu)力(li)學(xue)性能(neng)而(er)報廢。防(fang)止鋼(gang)(gang)材(cai)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)提出不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)方法的(de)(de)(de)概念(nian)，從鐵(tie)的(de)(de)(de)應用開始，防(fang)止銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)蝕(shi)的(de)(de)(de)技術伴隨同生(sheng)(sheng)，不斷創(chuang)新，保存有幾(ji)千(qian)年的(de)(de)(de)防(fang)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)實(shi)物(wu)呈現到今(jin)天(tian)，卻(que)防(fang)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)技術卻(que)失傳，為(wei)此感嘆(tan)但還得繼續。普鋼(gang)(gang)生(sheng)(sheng)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)現象分(fen)析；普鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分(fen)是(shi)鐵(tie)（Fe）和(he)碳(C)的(de)(de)(de)最簡單最經(jing)濟的(de)(de)(de)組合，由于鐵(tie)-碳金屬中的(de)(de)(de)鐵(tie)元素與空氣(qi)中活(huo)潑的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)氣(qi)接觸，發生(sheng)(sheng)化(hua)(hua)(hua)(hua)學(xue)反(fan)應生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)（FeO）這一層氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)叫亞鐵(tie)，不穩定(ding)狀(zhuang)態，氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)鐵(tie)繼續氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)生(sheng)(sheng)成(cheng)(cheng)（Fe3O4），再氧化生產穩(wen)定(ding)（Fe2O3）。在普(pu)鋼表面(mian)是由以上三種結構的(de)(de)(de)氧化物(wu)組成(cheng)，年統計鋼鐵的(de)(de)(de)銹蝕(shi)損(sun)耗達到(dao)10%，而(er)且(qie)氧化鐵物(wu)質是分散得不到(dao)回收條件，造(zao)成(cheng)很大的(de)(de)(de)經濟損(sun)失和(he)資(zi)源浪費，不利益經濟的(de)(de)(de)持續(xu)發展，研究不銹的(de)(de)(de)方法(fa)層出不窮，有涂防銹漆的(de)(de)(de)、有電(dian)鍍合金(jin)的(de)(de)(de)、有涂塑的(de)(de)(de)、再是材料本身是不銹材料的(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(xiu)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、不銹鋼的腐蝕
不銹鋼也(ye)有腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，如(ru)在高(gao)溫(wen)下(xia)，表(biao)面被氧化(hua)形成(cheng)氧化(hua)皮，這是不爭的事實。金屬腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)分(fen)兩方面發生，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(gao)溫(wen)下(xia)產生的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，金屬在常溫(wen)下(xia)產生的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫電(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。化(hua)學(xue)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫均勻腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)，電(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)叫局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。
1. 化學(xue)腐(fu)蝕(shi)
金屬高溫(wen)(wen)(wen)腐蝕(shi)(shi)這(zhe)是常(chang)知。只不過(guo)不銹(xiu)鋼與(yu)(yu)普(pu)鋼的腐蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du)(du)不一樣。不銹(xiu)鋼能承受更高的溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)，如1Cr13(410)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)在500℃~600℃；1Cr17（430）的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)在600℃~700℃；而0Cr18Ni8(304) 的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)在800℃~900℃；普(pu)鋼的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)卻(que)只有200℃~300℃。不銹(xiu)鋼的腐蝕(shi)(shi)程(cheng)度(du)(du)(du)隨(sui)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)升高而嚴重，普(pu)鋼的腐蝕(shi)(shi)是隨(sui)時間(jian)而嚴重。不銹(xiu)鋼表面(mian)生(sheng)成(cheng)的氧(yang)(yang)(yang)化(hua)皮反而阻(zu)止再氧(yang)(yang)(yang)化(hua)，普(pu)鋼生(sheng)成(cheng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)皮加重氧(yang)(yang)(yang)化(hua)。當然，人(ren)們要問，那么(me)在常(chang)溫(wen)(wen)(wen)呢(ni)？普(pu)鋼在無防護(hu)腐蝕(shi)(shi)措施的保護(hu)下也(ye)要被(bei)空氣中的氧(yang)(yang)(yang)腐蝕(shi)(shi)掉。不銹(xiu)鋼的常(chang)溫(wen)(wen)(wen)腐蝕(shi)(shi)要復雜(za)得(de)多，不僅與(yu)(yu)氧(yang)(yang)(yang)有關，也(ye)與(yu)(yu)組織、內部(bu)夾(jia)雜(za)、內部(bu)應力以及熱(re)處理狀態(tai)有關、還與(yu)(yu)環境介質有關。下面(mian)要談(tan)到是電化(hua)學腐蝕(shi)(shi)。
2. 電化學腐蝕(shi)
前面談到不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)高溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下(xia)產(chan)生的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)現(xian)(xian)象(xiang)。接下(xia)來說(shuo)一說(shuo)常溫(wen)狀(zhuang)(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)現(xian)(xian)象(xiang)。要知道(dao)，溫(wen)度對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐氧(yang)化(hua)有(you)很大關系(xi)，因為，不(bu)(bu)同(tong)性(xing)質的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)其表面氧(yang)化(hua)溫(wen)度是(shi)不(bu)(bu)一樣的(de)(de)(de)(de)(de)，所(suo)以(yi)，正確選取不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)應(ying)(ying)考慮(lv)在(zai)(zai)什(shen)么(me)溫(wen)度下(xia)使用，再去考慮(lv)其它方面的(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能和(he)要求。說(shuo)到這里，應(ying)(ying)該對不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)有(you)了一點了解(jie)，不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)性(xing)是(shi)有(you)條件的(de)(de)(de)(de)(de)。那么(me)，電(dian)(dian)化(hua)學腐蝕(shi)是(shi)如何發生的(de)(de)(de)(de)(de)呢(ni)？首先，應(ying)(ying)知道(dao)，物(wu)質世界(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)和(he)組成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)合物(wu)，都具有(you)不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)極電(dian)(dian)位（電(dian)(dian)極勢），也就(jiu)是(shi)說(shuo)，不(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)物(wu)質之間存在(zai)(zai)著電(dian)(dian)極勢，一旦有(you)溶液或電(dian)(dian)解(jie)質充實(shi)兩物(wu)質之間，創立(li)了電(dian)(dian)池回路，形成(cheng)微(wei)電(dian)(dian)流(liu)。這就(jiu)說(shuo)，電(dian)(dian)腐蝕(shi)是(shi)一種普(pu)遍(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)現(xian)(xian)象(xiang)。
a. 點腐(fu)蝕產生有的因素
①. 不銹鋼表(biao)面夾(jia)雜(za)：表(biao)面存在有氧(yang)化物、硫化物、硅酸鹽等(deng)夾(jia)雜(za)，如果表(biao)面再遇到水(shui)溶(rong)液附帶上面，水(shui)在兩物質之間電解，有微(wei)電流(liu)產生，水(shui)電解為氫(qing)(qing)離(li)子和(he)氫(qing)(qing)氧(yang)離(li)子，而氫(qing)(qing)氧(yang)離(li)子與(yu)鉻可發生化學反應，變成氫(qing)(qing)氧(yang)化鉻而腐蝕(shi)。
②. 不銹(xiu)鋼表面(mian)(mian)(mian)粗(cu)(cu)糙面(mian)(mian)(mian)：表面(mian)(mian)(mian)存在麻坑或麻面(mian)(mian)(mian)等粗(cu)(cu)糙的表面(mian)(mian)(mian)。粗(cu)(cu)糙的表面(mian)(mian)(mian)容易存積空氣(qi)中(zhong)的懸(xuan)浮微粒（灰(hui)塵），而灰(hui)塵又(you)吸附(fu)空氣(qi)中(zhong)的水份，于是，水份的存在，水份在兩物(wu)質之間的電(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)位的作用下電(dian)(dian)解，分解出氫(qing)(qing)離子和氫(qing)(qing)氧離子，氫(qing)(qing)氧離子與(yu)鉻反應而腐(fu)敗蝕。
③. 氯(lv)離(li)(li)子(zi)環境：不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面處于有(you)(you)氯(lv)離(li)(li)子(zi)的(de)氣氛中時，氯(lv)離(li)(li)子(zi)選擇性破(po)壞(huai)表(biao)(biao)面鈍化膜，選擇性是因為不(bu)銹鋼表(biao)(biao)面存在有(you)(you)夾雜、粗糙點、成(cheng)分偏析(xi)和(he)力學(xue)性能(neng)差異，氯(lv)離(li)(li)子(zi)本就是電(dian)解(jie)質，氯(lv)離(li)(li)子(zi)與(yu)氧(yang)可生(sheng)(sheng)成(cheng)次氯(lv)酸，氫氧(yang)離(li)(li)子(zi)與(yu)鉻反應生(sheng)(sheng)成(cheng)氫氧(yang)化鉻，鈍化膜一(yi)旦被破(po)壞(huai)就會出現(xian)腐(fu)蝕集中，也稱孔蝕。
b. 組織腐蝕：
組織腐蝕(shi)也稱晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)。奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)或奧(ao)氏體(ti)與(yu)鐵(tie)素體(ti)雙相鋼(gang)(gang)中(zhong)，鋼(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)碳(tan)元素隨加(jia)熱(re)溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)，如在(zai)熱(re)軋(ya)制(zhi)過(guo)程中(zhong)，鋼(gang)(gang)被加(jia)熱(re)到1000-1200℃，碳(tan)元素開始(shi)于(yu)(yu)900℃溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)，1050℃碳(tan)元素基本完(wan)全溶解于(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)。但在(zai)冷(leng)卻過(guo)程中(zhong)，碳(tan)又(you)從(cong)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)被析(xi)出，并在(zai)晶間(jian)(jian)處與(yu)鉻元素化合(he)，成(cheng)為Cr23C6的(de)(de)碳(tan)化物。使晶間(jian)(jian)處的(de)(de)鉻含(han)量減少，造成(cheng)貧鉻現象，也就(jiu)使去防銹的(de)(de)功能。
c. 應力腐(fu)蝕：
不(bu)銹鋼(gang)熱軋變(bian)形(xing)(xing)、冷拔變(bian)形(xing)(xing)、冷軋變(bian)形(xing)(xing)和熱處(chu)理過程中(zhong)(zhong)，鋼(gang)基內部殘余應力將造成(cheng)通(tong)條性能(neng)不(bu)均。特(te)別是(shi)冷變(bian)形(xing)(xing)表面，因晶(jing)格奇變(bian)，容易受(shou)外部環境影響（如摩(mo)擦(ca)、劃(hua)傷(shang)、碰撞和浸蝕受(shou)到腐蝕集中(zhong)(zhong)）和附加(jia)應力疊合(he)大于晶(jing)間原(yuan)子(zi)力時被破壞。
二、不銹鋼的(de)耐腐蝕性能(neng)
馬(ma)氏(shi)體(ti)＜鐵(tie)素體(ti)＜鎳-鉻(ge)奧氏(shi)體(ti)
這里(li)特別(bie)提到奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼分高鎳、低(di)鎳和無鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼。其不銹(xiu)性能(neng)有(you)：
無鎳奧(ao)氏(shi)體＜低鎳奧(ao)氏(shi)體＜高鎳奧(ao)氏(shi)體
——馬(ma)(ma)氏體(ti)是(shi)因為(wei)(wei)(wei)(wei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)13%左右，并有碳(tan)含(han)量(liang)為(wei)(wei)(wei)(wei)0.1%~0.4%的(de)(de)(de)范圍變(bian)化(hua)。就是(shi)說(shuo)(shuo)碳(tan)含(han)量(liang)較高，而碳(tan)元素在不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)是(shi)降(jiang)低耐銹(xiu)(xiu)性能(neng)的(de)(de)(de)，所(suo)以防銹(xiu)(xiu)性是(shi)隨碳(tan)含(han)量(liang)增加而下(xia)降(jiang)。再來談談，馬(ma)(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。人(ren)們常稱(cheng)(cheng)馬(ma)(ma)氏體(ti)和(he)鐵素體(ti)為(wei)(wei)(wei)(wei)鉻(ge)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，還有稱(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)鉻(ge)鐵鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。其實馬(ma)(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與(yu)鐵素體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)有很大區別(bie)的(de)(de)(de)，一是(shi)形(xing)成機(ji)理不(bu)(bu)(bu)一樣；由于鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)碳(tan)元素是(shi)奧氏體(ti)形(xing)成元素。馬(ma)(ma)氏體(ti)在高溫區為(wei)(wei)(wei)(wei)奧氏體(ti)組織(zhi)，冷(leng)卻到(dao)低溫（常溫）為(wei)(wei)(wei)(wei)馬(ma)(ma)氏體(ti)組織(zhi)，也(ye)就是(shi)說(shuo)(shuo)，馬(ma)(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)有相變(bian)發(fa)生。根(gen)據冷(leng)卻的(de)(de)(de)方(fang)式和(he)冷(leng)卻速(su)度(du)，可得(de)到(dao)淬火(huo)(huo)工藝有不(bu)(bu)(bu)同的(de)(de)(de)硬度(du)和(he)強度(du)性能(neng)，但塑性很低，冷(leng)變(bian)形(xing)較差(cha)，變(bian)形(xing)后容易自裂，需及時(shi)退火(huo)(huo)消除應力處理。所(suo)以說(shuo)(shuo)，馬(ma)(ma)氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)能(neng)冷(leng)變(bian)形(xing)后交貨。
——鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)鉻含(han)量提高到(dao)17%以(yi)上或碳含(han)量降(jiang)到(dao)0.08%以(yi)下(xia)(xia)時，其內部組織為鐵素(su)體(ti)在高溫(wen)(wen)到(dao)低(di)(di)溫(wen)(wen)不發生(sheng)相變，隨著鉻元(yuan)素(su)含(han)量的(de)增大(da)，防銹(xiu)(xiu)蝕能力也(ye)增強，但(dan)鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)變形硬化率很(hen)低(di)(di)，變形應力也(ye)低(di)(di)。不能用冷變形提高強度值(zhi)，反而降(jiang)低(di)(di)了(le)塑性，使鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)變脆如(ru)受力而自(zi)裂。再(zai)是鐵素(su)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)有(you)低(di)(di)溫(wen)(wen)脆性，不能適用于(yu)常溫(wen)(wen)以(yi)下(xia)(xia)（特別是東北地區的(de)冬季）的(de)裝置，還有(you)475℃脆性的(de)溫(wen)(wen)度下(xia)(xia)，所(suo)以(yi)使用范(fan)圍較窄，造成使用上的(de)限制。如(ru)果(guo)將鐵素(su)體(ti)碳含(han)量降(jiang)低(di)(di)到(dao)0.001%以(yi)下(xia)(xia)，再(zai)將鋼(gang)中的(de)氮(dan)元(yuan)素(su)降(jiang)到(dao)0.001%以(yi)下(xia)(xia)，而低(di)(di)溫(wen)(wen)脆性可(ke)降(jiang)到(dao)-80℃以(yi)下(xia)(xia)，發揮出無鎳和防銹(xiu)(xiu)的(de)優越性。
