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深度解析不锈钢耐腐蚀机理

深度解析不锈钢耐腐蚀机理

不锈钢在碳钢与低合金工具钢会腐蚀的许多环境中展现出耐腐蚀性。(背景阅读:《不锈钢入门》)其耐蚀性源于钢表面极薄(约5纳米)的氧化层。该氧化层被称为钝化层,因其使表面在腐蚀环境中呈电化学钝态。

钝化层形成得益于不锈钢添加的铬。不锈钢必须含≥10.5%铬才能形成钝化层。铬含量越高,钝化层越稳定,耐蚀性越好。镍、锰、钼等元素可进一步增强耐蚀性。(延伸阅读:《铬在晶间腐蚀中的作用》)

钝化层形成与维持的另一条件是钢表面必须接触氧气。钢表面大胆暴露且保持无沉积物时耐蚀性最佳。若在不允许钝化膜恢复的条件下钝态被破坏,不锈钢将像碳钢或低合金钢一样腐蚀。例如,覆盖部分表面——如生物污垢、油漆、垫片——会在覆盖区产生缺氧区。缺氧区相对通气良好的暴露表面为阳极,可能导致覆盖区腐蚀。

深度解析不锈钢耐腐蚀机理
304不锈钢点蚀。

特定条件下,钝化层可在暴露良好的不锈钢表面局部点位崩解。此时金属在局部点位腐蚀,称为点蚀。常见诱因是暴露于含氯水环境:沿海大气、融雪盐混合雨水、甚至高氯自来水。

深度解析不锈钢耐腐蚀机理
304不锈钢晶间腐蚀。

制造不锈钢部件或结构时可能降低耐蚀性。奥氏体不锈钢(如304级)暴露于约797°F (425°C) 至 1598°F (870°C) 温度区间时,若暴露时间过长,金属晶界附近区域将失去耐蚀性,暴露于腐蚀环境时被优先攻击。晶粒脱落,金属失去强度。这种微观结构变化导致的耐蚀性下降称为致敏。

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本文及图片原载于 https://www.imetllc.com/why-is-stainless-steel-corrosion-resistant/。经授权转载。版权归Industrial Metallurgists, LLC所有。

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