一般而言,不锈钢是不易生锈的钢。事实上,有些不锈钢既不锈,又耐酸(耐腐蚀)。
不锈钢的防锈、抗腐蚀性能是由于其表面生成一层富铬的氧化膜(钝化膜)。这层膜把金属与外界介质隔离,阻止金属进一步腐蚀,并具有自我修复的能力。若遭到破坏,钢中的铬又会与介质中的氧重新生成一层钝化膜,继续起保护作用。
这种不锈性和耐腐蚀性是相对的。试验表明,钢在空气、水等弱介质和硝酸等氧化性介质中的耐腐蚀性随钢中铬含量的增加而增强。当铬含量达到一定比例时,钢的耐腐蚀性突然改变,由易生锈变成不易生锈,由不耐腐蚀变成耐腐蚀。不锈钢的不锈性还与使用环境有关,不同的环境要求不锈钢具有不同的铬含量。
铬含量是决定不锈钢性能的根本因素,据悉,欧美标准规定铬含量最低不能低于10.5%,日本规定为11%日本钢材生锈吗,我国规定为12%。
不锈钢的分类
不锈钢有五种基本类型:奥氏体、铁素体、马氏体、双相钢和沉淀硬化钢。
(1)奥氏体不锈钢无磁性,代表钢种含铬18%,并含有一定量的镍,以提高耐腐蚀性能,是应用广泛的钢种。
(2)铁氧体具有磁性,其主要元素为铬,占17%。该材料具有良好的抗氧化性能。
(3)马氏体不锈钢也有磁性,通常含13%的铬和适当比例的碳,可采用淬火、回火处理以获得硬化。
(4)双相不锈钢具有铁素体和奥氏体的混合组织,铬含量在18%~28%之间,镍含量在4.5%~8%之间。它们对抵抗氯化物腐蚀非常有效。
(5)沉淀型不锈钢常规铬含量为17,添加一定量的镍、铜、铌,通过沉淀和时效作用达到硬化效果。

根据金相组织可分为:
(1)铁素体不锈钢(400系列)是铬不锈钢,主要代表为Gr13、G17、Gr27-30;
(2)奥氏体不锈钢(300系),铬镍不锈钢,主要代表牌号为304、316、321等;(3)马氏体不锈钢(200系),铬锰不锈钢,含碳量较高,主要代表牌号为1Gr13等。
不锈钢为什么会生锈?
生锈的原因:铬是关键
不锈钢材料生锈的原因可能有以下几种:
(1)使用环境中存在氯离子
氯离子广泛存在日本钢材生锈吗,如盐/汗水/海水/海风/土壤等。不锈钢在有氯离子的环境中腐蚀非常快,甚至比普通低碳钢还要严重。因此对不锈钢的使用环境是有要求的,需要经常擦拭,去除灰尘,保持清洁干燥。(这样就可以归类为“不当使用”。)
美国有一个例子:一家公司用橡木容器盛放含有氯离子的溶液,这个容器已经使用了近百年,计划在上世纪 90 年代更换,由于橡木材质不够现代,所以换成了不锈钢,16 天后,容器因腐蚀而发生泄漏。
(2)无固溶处理
合金元素未溶解到基体中,导致基体组织中合金含量低,耐腐蚀性能差。
(3)固有晶间腐蚀
这种不含钛和铌的材料有晶间腐蚀的倾向,加入钛和铌,结合稳定化处理,可以减少晶间腐蚀。能在空气或化学腐蚀介质中耐腐蚀的高合金钢。不锈钢表面美观,耐腐蚀性能好,不需要经过电镀等表面处理,而充分发挥不锈钢固有的表面性能,是用途很广的一类钢,通常称为不锈钢。
代表性能有13铬钢、18-8铬镍钢等高合金钢。从金相学角度看,由于不锈钢中含有铬,所以在表面形成一层极薄的铬膜,这层膜隔绝了侵入钢中的氧,起到了抗腐蚀的作用。为了保持不锈钢固有的抗腐蚀性能,钢中必须含12%以上的铬。
用于需要焊接的地方。较低的碳含量使焊缝附近热影响区的碳化物析出最小化,而碳化物的析出在某些环境下可能引起不锈钢的晶间腐蚀(焊接腐蚀),因为它会损坏不锈钢表面并粘附铁粉,导致生锈。
日常生活中,我们有时会发现一些街道旗杆、公交候车亭、灯箱等设施的不锈钢经过酸洗后,出现明显的锈迹。既然不锈钢是钝化的,那它为什么还会生锈呢?原因无非两种,一种是材料中的铬含量低,也就是说是劣质不锈钢,另一种就是,它根本就不是不锈钢,而是经过电镀来欺骗用户的。
据了解,现在很多装饰材料表面都是采用这种电镀工艺处理,由于材料是普通钢材,电镀层脱落自然就会生锈。
不锈钢具有抵抗大气氧化即不锈的能力,还具有抵抗含有酸、碱、盐的介质中腐蚀的能力即耐蚀性。但其耐蚀性的程度随钢本身的化学成分、退火状态、使用条件以及环境介质种类等不同而不同。
如304钢管,在干燥清洁的大气中,具有绝对优良的耐腐蚀性能,但将其移到沿海地区,在含有大量盐雾的地方,很快就会生锈;而316钢管则表现良好。因此,并不是任何一种不锈钢都能在任何环境下抗腐蚀和生锈。
不锈钢是靠其表面形成的一层极薄、坚固、致密、稳定的富铬氧化膜(保护膜)阻止氧原子继续渗透和氧化,从而获得抗锈能力的。一旦这层膜因某种原因不断遭到破坏,空气或液体中的氧原子就会不断渗透或金属中的铁原子不断分离,形成疏松的氧化铁,金属表面就会不断生锈。这层表面膜的破坏形式有多种,日常生活中最常见的有以下几种:
1、不锈钢表面积聚了含有其它金属元素的灰尘或异物金属颗粒,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢之间凝结的水将二者连成微电池,引发电化学反应,保护膜遭到破坏,称为电化学腐蚀。
2、有机汁液(如蔬菜、面汤、痰等)附着在不锈钢表面,在水和氧气存在下,形成有机酸,时间长了,有机酸就会腐蚀金属表面。
3、不锈钢表面粘附有含酸、碱、盐的物质(如装饰墙面溅出的碱水、石灰水)而造成局部腐蚀。
4、在污染的空气中(如含有大量硫化物、碳氧化物、氮氧化物的大气中),遇到冷凝水,生成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。
以上几种情况均会损坏不锈钢表面的保护膜,造成生锈,因此,为保证金属表面永久亮丽,不被腐蚀,特提出以下建议:
1、装饰不锈钢表面必须经常清洁擦洗,去除附着物,消除引起变质的外界因素。
2、沿海地区应使用316不锈钢,因为316不锈钢能耐海水腐蚀。
3、市场上有些不锈钢管的化学成分达不到相应的国家标准,达不到304的材质要求,所以也会引起生锈的现象,这就需要用户慎重选择信誉好的厂家的产品。
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