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第六章 不锈钢 概述 不锈钢的合金化原理 不锈钢的种类和特点 不锈钢的发展 第一节 概述 不锈钢是指在腐蚀介质中具有耐蚀性能的钢种。 通常所说的不锈钢是不锈钢与耐酸钢的总称。 （1）所谓不锈钢是指能抵抗大气及弱腐蚀介质弱腐蚀介质腐蚀的钢种。腐蚀速度＜0.01mm/年者为“完全耐蚀”，腐蚀速度＜0.1mm/年者为“耐蚀”。 （2）所谓的耐酸钢是指在各种强腐蚀介质中能耐蚀的钢，腐蚀速度＜0.1mm/年者为“完全耐蚀”，腐蚀速度＜1mm/年者为耐蚀。 不锈钢 性能要求： （1）对具体使用环境，应有尽可能高的耐蚀性 （2）良好的力学性能 （3）良好的工艺性能 （4）好的经济性 不锈钢按正火组织分：铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢、奥氏体型不锈钢、奥氏体－铁素体型不锈钢、沉淀硬化型不锈钢。 （1）化学腐蚀是指金属在非电解质中的腐蚀。 如铁在高温下的氧化：4Fe+3O2→2Fe2O3 Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2↑ （2）电化学腐蚀是指金属在电解质溶液中的腐蚀，是有电流参与作用的腐蚀。 不同组织、成分、应力区域之间都可构成微电池。 防止电化学腐蚀的措施： ① 获得均匀的单相组织。 ② 提高合金的电极电位。 ③ 使表面形成致密的钝化膜。 腐蚀类型 一般腐蚀 晶间腐蚀 应力腐蚀 点腐蚀 腐蚀疲劳 一般腐蚀：又称为均匀腐蚀，金属裸露表面发生大面积的较为均匀的腐蚀 在宏观上容易发现，故危害性不大。 均匀腐蚀常用腐蚀速度[单位面积金属单位时间内的失重]来表示。 晶间腐蚀：指沿晶界进行的腐蚀，使晶粒的连接遭到破坏。 这种腐蚀的危害性最大 奥氏体不锈钢的主要腐蚀形式 检验不锈钢晶界腐蚀的方法是在晶界腐蚀敏感的温度范围内进行晶界腐蚀灵敏化处理，工业上称为敏化处理。 晶间腐蚀破坏 点腐蚀：点腐蚀是发生在金属表面局部区域的一种腐蚀破坏形式。 点腐蚀形成后能迅速地向深处发展，最后穿透金属。 点腐蚀危害性很大，尤其是对各种容器是极为不利的。 点腐蚀产生的原因：在介质的作用下，金属表面钝化膜受到局部损坏而造成的。或者在含有氯离子的介质中，材料表面缺陷、疏松及非金属夹杂物等都可引起点腐蚀 。 点腐蚀的评定一般是用单位面积上的腐蚀坑数量及最大深度来评价不锈钢点腐蚀的倾向大小。 应力腐蚀：金属在腐蚀介质及拉应力（外加应力或内应力）的共同作用下产生破裂现象。 断裂方式主要是沿晶的，也有穿晶的，这是一种危险的低应力脆性断裂。 不锈钢应力腐蚀试验是将加上一定载荷的试样放入某种腐蚀介质中进行的，按试样腐蚀后出现裂纹的时间来评定钢材应力腐蚀破坏敏感性的大小。 腐蚀疲劳：金属在腐蚀介质及交变应力作用下发生的破坏。 其特点是产生腐蚀坑和大量裂纹，显著降低钢的疲劳强度，导致过早断裂。 第二节 不锈钢的合金化原理 提高钢的耐蚀性的途径 不锈钢的钝化 合金元素对铁的电极电位的影响 合金元素对不锈钢基体组织的影响 主要合金化元素及其主要作用 提高钢的耐蚀性的途径 1、使不锈钢对具体的介质能有稳定钝化区的阳极极化曲线； 2、提高不锈钢基体的电极电位，来降低原电池电动势； 3、使钢具有单相组织，减少微电池的数量； 4、使钢表面生成稳定的致密的表面保护膜。 在钢中加入合金元素是实现这四条途径的主要方法 不锈钢的钝化 不锈钢具有良好的耐蚀性是由于它的表面能产生钝化。 钝化是指某些金属在特殊环境下失去了金属活性，呈现与惰性金属相似的特性。 钝化可改变金属表面状态，使电极电势升高。 钝化机制：金属与周围介质生成一层极薄的氧化膜——钝化膜——金属与介质的屏障——降低金属溶解速率 加入Cr、Al、Si等元素，在钢表面生成Cr2O3、Al2O3 、SiO2等致密的钝化膜，起到防腐蚀作用。 其中Cr是最有效的元素。 加入Mo可进一步增强不锈钢的钝化作用，提高钢在氧化性及非氧化性介质中的耐蚀性。 加入少量的Cu，也可促进钢钝化。 Cr对铁的电极电位的影响 电极电位随铬含量变化的规律是在铬量达12.5％原子比（即1/8）时（质量分数11.7％），电位有一个突跃升高。当铬含量提高到25％（即2/8）时，电位又有一个突跃升高，这一现象称为二元固溶体电位的n/8规律，也称为Tammann定律。 n/8的含量是指钢中固溶体内含有的n/8 Cr量。 合金元素对基体组织的影响 合金元素对基体组织的影响首先取决于合金元素是铁素体形成元素还是奥氏体形成元素。 铁素体形成元素：Cr、Mo、Si、Ti、Nb等 奥氏体形成元素：C、N、Ni、Mn、Cu等 当这两类作用不同的元素同时加入到钢中时，不锈钢的组织就取决于它