为什么不锈钢耐腐蚀?
不锈钢以其在碳和低合金工具钢会腐蚀的许多环境中的耐腐蚀性而闻名。 (背景阅读:不锈钢简介。)耐腐蚀性是钢表面上非常薄(约 5 纳米)的氧化层的结果。这种氧化层被称为钝化层,因为它在腐蚀环境中使表面电化学钝化。
由于不锈钢中添加了铬,因此形成了钝化层。不锈钢必须至少含有 10.5% 的铬才能形成钝化层。添加的铬越多,钝化层越稳定,耐腐蚀性越好。 (有关铬的更多信息,请参见铬在晶间腐蚀中的作用。)可以添加其他元素,如镍、锰和钼,以增强不锈钢的耐腐蚀性。
钝化层的形成和维护的另一个要求是钢表面必须暴露在氧气中。当钢被大胆地暴露并且表面保持没有沉积物时,耐腐蚀性最强。如果在不允许钝化膜恢复的条件下钝化被破坏,那么不锈钢会像碳钢或低合金钢一样腐蚀。例如,覆盖表面的一部分——例如,通过生物污染、涂漆或安装垫圈——会在覆盖区域下方产生一个缺氧区域。相对于曝气良好的大胆外露表面而言,缺氧区域是阳极的,可能导致被覆盖区域的腐蚀。
304 不锈钢上的点蚀。
在某些情况下,钝化层会在暴露良好的不锈钢表面上的局部点处分解。发生这种情况时,金属会在局部部位腐蚀。这称为点蚀。点蚀的一个常见原因是暴露在含有氯化物的水环境中。例如沿海大气、道路盐分与雨水混合,甚至是含有高浓度氯化物的自来水。
304不锈钢的晶间腐蚀。
在不锈钢部件或结构的制造过程中,可能会降低耐腐蚀性。当奥氏体不锈钢(例如 304 级)暴露于约 797°F (425°C) 和 1598°F (870°C) 之间的温度时,就会发生这种情况。如果暴露时间过长,则金属晶界附近的区域会失去耐腐蚀性,在暴露于腐蚀性环境时会优先受到侵蚀。晶粒脱落,金属失去强度。这种微观结构的变化导致的腐蚀敏感性增加称为敏化。
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