不锈钢为何不锈 ？

        相信一定有人好奇过，不锈钢为什么叫“不锈钢”？难道它真的能不生锈，不被腐蚀吗？金属腐蚀一直是各行各业的头疼事，但是在不锈钢出现之后，就很大程度解决了金属腐蚀问题。

        事实上，不锈钢并不是真正的不被腐蚀，只是腐蚀速率比一般的金属要缓慢。下面就详细揭秘不锈钢“不锈”的原因。: j) h# m" D( b  Y' b

        不锈钢是不锈钢系不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢主要就是指能耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢；耐酸钢是指耐酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢。按钢的组织结构进行分类，不锈钢分可分为：马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。

        不锈钢耐腐蚀的原因比较有说服力的是钝化膜理论。钝化膜就是在不锈钢表面形成一层以Cr₂0₃为主的薄膜。此薄膜能保护不锈钢基体在各种介质中不被轻易腐蚀。

        形成钝化膜有两种情况。一是不锈钢本身具有自钝化的能力，这种自钝化能力与铬含量有关，含铬越多自钝化能力就越快；另一种是不锈钢在各种介质的腐蚀过程中形成钝化膜而延缓腐蚀。

        不锈钢钝化膜具有抵抗腐蚀的能力，归结于三个特点：一是钝化膜极薄，当铬含量大于10.5%时，薄膜一般只有几个微米；二是钝化膜的比重大于基体的比重；三是钝化膜的铬浓度比基体高的多。前两个特点说明钝化膜具有良好的化学稳定性、致密、缺陷少和与基体结合牢固的特性，使得腐蚀介质很难穿过此膜腐蚀不锈钢的基体，从而起到保护基体的作用。第三个特点则说明钝化膜具有较高的耐腐蚀性。

        钝化膜中存在内应力。形成应力的原因是多方面的，包括氧化膜成长产生的应力、相变应力和热应力。内应力达到一定程度时，可以由膜的塑性变形、金属基体的塑性变形、氧化膜与基体分离、氧化膜破裂等途径而得到部分或全部松弛。钝化膜破裂的几种形式，见图1-1。

        图1-1中的(a)是钝化膜在金属基体表面生长时，在膜与基体之间存在空气，从未形成空泡；而空泡破裂后就形成了图(b)；图(c)中存在于钝化膜中气体会形成微泡，能使膜遭到破坏；如果钝化膜与基体结合不够牢固的话，膜就会从基体表面脱落见图(d)；图(e)中膜会被其他物质切而导致膜裂；图(f)说明在金属的角和棱上的钝化膜不够致密、有缺陷，会导致钝化膜在此位置上裂开。

        膜的生长可用膜厚y表示：

        (1)直线规律

        y=kt     

        式中表示膜厚随时间的变化的关系，此规律反映表面氧化膜多空、不完整,对金属的进一步氧化没有抑制作用。

        (2)抛物线规律

        y2=kt           

        符合此规律的氧化膜是致密的，能对金属起到保护作用。氧化速度dy/dt与膜厚y成反比，这表明氧化受离子扩散通过表面氧化膜的速度所控制。

        (3)对数规律

        y=k₁lgt+k₂ (t>to)  

        在温度比较低时，金属表面上形成极薄的氧化膜，就足以对氧化过程产生很大的阻滞作用，使膜厚的增长速度变慢，在时间不太长时膜厚实际上已不再增加。在这种情况下，膜成长符合对数规律。

        防止不锈钢的腐蚀具有现实意义，能有效降低企业的损失，使设备能安全运行，防止泄露等事故的发生，保证经济和人身安全。
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