不锈钢为什么也生锈

不锈钢的基础知识

一、什么是不锈钢？

不锈钢是指在大气、蒸汽、水、酸、碱和盐等溶液中具有一定稳定性的钢的总称。一般来讲，耐大气、蒸汽、水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢，把耐酸、碱、盐等强侵蚀介质腐蚀的钢称为耐蚀钢。其中一些在弱腐蚀介质中不生锈的钢，不一定在强腐蚀介质中耐腐蚀，而在强腐蚀介质中耐腐蚀的钢，一般都具有良好的不锈性。不锈钢的“不锈”是相对的，取决于钢种和使用环境。

不锈钢是之所以具有耐腐蚀能力，主要原因就在于钢中含有铬。铬能够提高基体电极电位，防止电化学腐蚀，同时铬还在钢件表面生成一层坚固致密的顿化膜，使金属与外界的介质隔离，阻止金属被进一步腐蚀。

不锈钢能够不生锈、耐腐蚀，所需要的最低铬含量是多少呢？欧洲标准中规定为不小于10.5%，日本工业标准规定一般不小于11%，我国一般认为不小于12%。实际上，不锈钢的耐腐蚀性能和对铬元素的含量要求取决于腐蚀介质的种类、浓度、温度、 压力、流动速度，以及钢中除铬以外的其它合金元素等许多因素。

为了使不锈钢既具有良好的耐腐蚀性能，又具有良好的力学和物理等其它性能，根据不同要求，钢中除添加较高含量的合金元素铬以外，还匹配添加镍、钼、锰、氮等其它合金元素。这样，不仅可以改变钝化膜的化学组成，强化它在苛刻介质中的耐腐蚀能力，而且使钢材还能获得足够的强度、塑性和韧性，以及良好的工艺性能，如可铸造性、可焊接性、加工成型性等。 二、不锈钢的分类、性能特点和用途

不锈钢的种类很多，国际上通行的分类方法是按金相组织划分为五类，即奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体—铁素体双相不锈钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

(1)马氏体不锈钢：含铬量12％～18％，含碳量0.1％～0.5％，甚至可达1％，常见的有420，431等。

马氏体不锈钢能进行淬火，淬火后具有较高的硬度、强度和耐磨性及良好的抗氧化性，有磁性，内应力大且脆。经低温回火后可消除其应力，提高塑性。最常用的马氏体不锈钢是420，即ZG20Cr13,在五金工具上用得较多。

马氏体不锈钢切削加工较困难，有切屑擦伤或粘结的明显趋向，刀具易磨损。当钢中含碳量低于0.3％时，组织不均匀，粘附性强，切削时容易产生积屑瘤，且断屑困难，工件已加工表面质量低。含碳量达0.4％～0.5％时，切削加工性较好。马氏体不锈钢经调质处理后，可获得优良的综合力学性能，其切削加工性比退火状态有很大改善。

(2)铁素体不锈钢：含铬量12％～30％，金相组织为铁素体，有磁性。430是最常用的铁素体不锈钢。

铁素体不锈钢加热冷却时组织稳定不发生相变，故热处理不能使其强化。与304型奥氏体不锈钢相比较，无镍的430铁素体不锈钢的原料成本是较低的，并具有抗氧化性好、导热系数大、热膨胀系数低的优点，广泛用于制作炊具零件。但耐腐蚀能力和成型性不如304好。这类钢存在塑性差、焊后塑性和耐蚀性明显降低等缺点，因而限制了它的应用。铁素体不锈钢在铸态下比较脆，需要进行退火处理。

铁素体不锈钢的切削加工性一般较好。但切屑呈带状，切屑容易擦伤或粘结于切削刃上，从而增大切削力，切削温度升高，同时可能使工件表面产生撕裂现象。

(3)奥氏体不锈钢：含铬量12％～25％，含镍量7％～20％(或20％以上)，最典型的代表是304不锈钢，对应的铸造牌号是ASTMA743 CF-8，是用途最广的不锈钢品种。常见的还有316（CF-8M）、304L（CF-3）、316L（CF-3M）等。

奥氏体不锈钢具有良好的塑性和耐蚀能力，较突出的是冷变形能力，是不锈钢中的主流。奥氏体不锈钢加热时组织不变，故不能通过淬火强化，经固溶处理后可以使碳化物溶解于奥氏体基体，可略改善其耐腐蚀能力和切削加工性。含碳量在0.03%以下的低碳奥氏体不锈钢（如304L，316L等）可以显著提高其耐晶间腐蚀性能。

奥氏体不锈钢的切削加工性比较差，切削时的带状切屑连绵不断，断屑困难，且极易产生加工硬化，硬化层给下一次切削带来很大难度，使刀具急剧磨损，刀具耐用度大幅度下降。

304不锈钢含有18-20%的铬和8-11%的镍，是典型的18-8型奥氏体不锈钢，用途非常广泛。304不锈钢型材的化学成分标准可参阅ASTM A276《不锈钢棒材和型材标准》和JIS G4303《不锈钢棒材》，铸造的304材质标准参阅ASTM A743 CF-8和JIS G5121 SCS13（或SCS13A）。从规范的角度讲，只有化学成分符合标准规定才能称为304不锈钢，市场上所谓的6个镍或者7个镍的304是不符合要求的，根本就不能叫做304。

303是一种易切削的奥氏体不锈钢，是在304的基础上加入0.15%以上的硫并略微调整铬和碳的含量。硫在钢中以MnS非金属夹杂物的形式存在，破坏金属的整体性，成为无数个微小的缺口，减少切削时使金属撕裂所需的能量，切削加工时易断屑；同时MnS还可以有滑润作用，而本身的硬度低，故能减少刀具磨损，提高表面质量。但硫是一种有害杂质元素，显著降低不锈钢的力学性能和耐腐蚀能力，常规不锈钢大多要求把硫含量控制在0.040%以下，鉴于硫的有害作用和炉料的管理问题，精密铸造极少使用303的材质。

单相奥氏体不锈钢无磁性，但经过热加工或冷变形后可能诱发马氏体相变而产生磁性，铸造的304或316不锈钢由于成分偏析可能残留少量铁素体而带有弱磁性。决定不锈钢组织和性能的关键是化学成分，不能简单地认为带磁就不是304不锈钢。

奥氏体不锈钢又可分为300和200两大系列，300系列的不锈钢镍含量比较高，耐腐蚀能力比较强，典型钢号为304和316。200系列不锈钢以锰或氮代替了部分镍，耐腐蚀能力稍差一些，且加工硬化现象明显，但价格比300系列便宜，典型钢号是201和202。

(4)双相不锈钢：奥氏体和铁素体各占50%左右，其中最少的相不少于30%。双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的性能特点，强度高、塑性好，耐腐蚀，具有良好的综合性能。双相不锈钢的突出优点是屈服强度高和抗应力腐蚀能力强，主要用于石化设施和高强度的不锈钢连接件。常见的铸造双相不锈钢有CD4MCu、1.4468、1.4470等。双相不锈钢在温度较高时容易析出脆性相，故使用温度不宜超过250℃。双相不锈钢由于强度高、塑性好、导热性差使加工变得更加困难，切削加工性比奥氏体不锈钢还差。

(5)沉淀硬化不锈钢：含有较高的铬、镍和很低的碳，并含有能起沉淀硬化的铜、铝、钼等合金元素，它们在回火时时效析出，产生沉淀硬化，使钢具有很高的强度和硬度。加入铌可以防止晶间腐蚀。典型钢号是美国的17-4PH，对应铸造牌号ASTM A747 CB7Cu-1.沉淀硬化不锈钢的热处理是固溶化退火加时效，不同的时效温度得到不同的硬度。

三、不锈钢为什么也会生锈?

不锈钢的防锈和耐蚀能力取决于其化学成分、使用条件及环境介质类型，不同牌号的不锈钢耐蚀能力也不同。 如304不锈钢在干燥清洁的大气中有绝对优良的抗锈蚀能力，但将它移到海滨地区，在含有大量盐份的海雾中就会生锈了；而316不锈钢则表现良好。因此，不是任何一种不锈钢，在任何环境下都能耐腐蚀不生锈的。常用不锈钢耐腐蚀能力由强到弱的顺序依次为316L、316、304L、304、202、201、430、420。

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜（防护膜），防止氧原子的继续渗入、继续氧化，而获得抗锈蚀的能力。一旦有某种原因，这种薄膜遭到了不断地破坏，空气或液体中氧原 子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来， …… 此处隐藏：1864字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……