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不锈钢概述 不锈钢概述 铬（Cr)含量对钢大气腐蚀行为的影响 什么是不锈钢 不锈钢是不锈钢（即在大气和淡水等弱腐蚀介质中 不生锈的钢）和耐酸钢（即在酸、碱、盐和海水等 苛刻腐蚀性介质中耐腐蚀的钢）的简称或统称 -- 陆世英教授 《不锈钢概论》 不锈钢是如何耐腐蚀的 不锈钢概述 不锈钢的种类 铁素体 奥氏体 马氏体 双相 （奥氏体 - 铁素体） 沉淀硬化 铁素体不锈钢 耐应力腐蚀断裂 热膨胀较低 导热率较高 韧性差 焊接性差 有磁性 晶体结构 不锈钢的种类 不锈钢概述 合金元素概述 铬 + 是形成不锈钢最重要的元素，是不锈钢表面保护性氧化膜的主要元素，没有铬就没有不锈钢。 + 耐腐蚀，特别是在氧化性介质中 + 显著提高高温抗氧化性和高温强度 - 强碳化物和氮化物形成元素- 金属间相的主要成份 合金元素概述 镍 + 促进奥氏体结构的形成，使奥氏体结构稳定化，使不锈钢具有优异的成形性、焊接性和韧性 + 促进不锈钢钝化膜的稳定性，强化不锈钢的不锈耐蚀性，降低点蚀和缝隙腐蚀的扩散速率 + 耐还原性酸和碱介质 + 对高温抗氧化性能有益 合金元素概述 钼 + 增强不锈钢钝化膜的稳定性， 提高在还原性介质如还原性酸中的耐腐蚀性 + 提高在氯离子环境中的耐腐蚀性，如耐点蚀、缝隙腐蚀和氯离子应力腐蚀开裂的能力 + 提高高温强度 - 增加金属间相的形成 合金元素概述 氮 + 形成奥氏体 + 提高耐点蚀 / 缝隙腐蚀能力 + 提高室温和高温强度 + 减小形成金属间相的倾向 - 在铁素体相中形成氮化铬 合金元素概述 铜 + 提高在硫酸介质中的耐腐蚀性 + 改善冷成型性 + 析出硬化元素，表面抗菌性 - 降低热塑性 合金元素概述 硫 + 提高切削加工性 - 由于热脆性造成的裂纹 钛, 铌 + 可与碳结合，防止碳化铬形成 合金元素概述 锰 + 增加氮溶解度 + 抑制硫的有害作用，防止热脆性 - 对不锈钢的不锈耐蚀性有负面影响 - 不利于高温氧化性能 - 降低钢的塑韧性 合金元素概述 在生产中，这些元素会影响熔炼和铸造特性、热加工和冷加工性能以及焊接性能。 在最终使用中，它们会影响长期使用稳定性和耐腐蚀性等。 不锈钢概述 如果保护性氧化膜被穿透, 腐蚀就会由此开始 保护性铬氧化物钝化膜 不锈钢极少发生失效….. 当不幸发生失效时 它们不像碳钢那样 – 不锈钢通常不会因均匀腐蚀而失效 它们的失效通常是特定条件下的局部腐蚀 所以“腐蚀余量”对不锈钢没有意义 点蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀断裂 微生物腐蚀 (MIC) 晶间腐蚀 电偶腐蚀 不锈钢腐蚀的主要形式 点蚀 不锈钢表面的小蚀坑； 可由Cl- 、Br- 、 I- 引起； 易发生在表面缺陷处和夹杂物处等表面氧化膜的薄弱处； 由于蚀坑底部的环境不同于蚀坑外部环境，点蚀一旦开始常 常会继续发展。 点蚀温度和氯化物浓度的影响 不锈钢腐蚀的主要形式 缝隙腐蚀 发生于存在电解质（如潮湿）和氧不容易到达的部位 可发生于 (缝隙宽度0.025-0.1mm) 金属与金属 金属与垫片 金属与塑料 沉积物下面 驱动力是氧浓度的差异 缝隙腐蚀基本原理 为了避免缝隙腐蚀和点蚀对于室温下的氯化物 Cl- 溶液 应力腐蚀断裂（SCC） 几乎每一种材料都可能发生应力腐蚀断裂 在一些不锈钢上可能发生不同种类的 SCC - 氯离子 SCC- 氢氧化物 SCC- 氢 SCC- 连多硫酸SCC等等 Cl-应力腐蚀断裂发生的必要条件 最常见的类型是 奥氏体不锈钢的氯离子应力腐蚀断裂 以下三个条件必须同时存在，才会发生这种腐蚀: 拉伸应力 (在压应力下不会发生) 温度, 一般高于 60?C 氯化物 Cl-应力腐蚀断裂 不锈钢腐蚀的主要形式 微生物腐蚀 (MIC) 微生物腐蚀（MIC）是一种由于活细菌（微生物）与材料接触所导致的直接或间接腐蚀形式 微生物不是直接“吃掉”材料，但是它们可能需要材料作为养料，它们会分泌液体或产生使材料发生腐蚀的条件 几乎所有的金属都可能发生微生物腐蚀 微生物腐蚀 (MIC) 来自大坝、河流和地下的原水 (未经氯气消毒处理 的水）常常含有细菌，细菌会在不锈钢上生长形成 菌群，菌群之下形成“缝隙”，这里氧含量低，可能 呈酸性和高氯化物含量，导致菌群之下发生腐蚀 不锈钢上的微生物腐蚀最常表现为- 点蚀- 焊缝的选择性腐蚀 (铁素体相) 水箱焊缝热回火色未去除 造成“虎皮纹” 状的微生物腐蚀 晶间腐蚀 避免晶间腐蚀