各种不锈钢的耐腐蚀性能

各样不锈钢的耐腐化性能

各样不锈钢的耐腐化性能

304 是一种通用性的不锈钢， 它宽泛地用于制作要求优秀综合性能 （耐腐化和成型性） 的设施和机件。

301 不锈钢在形变时体现出显然的加工硬化现象，被用于要求较高强度的各样场合。

302 不锈钢实质上就是含碳量更高的304 不锈钢的变种，经过冷轧可使其获取较高的强度。

302B 是一种含硅量较高的不锈钢，它拥有较高的抗高温氧化性能。

303 和 303Se 是分别含有硫和硒的易切削不锈钢， 用于主要要求易切削和表而光浩度高的场

合。 303Se 不锈钢也用于制作需要热镦的机件，因为在这种条件下，这种不锈钢拥有优秀的

可热加工性。

304L 是碳含量较低的 304 不锈钢的变种，用于需要焊接的场合。较低的碳含量使得在凑近

焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少， 而碳化物的析出可能致使不锈钢在某些环境中产生晶间腐化（焊接侵害）。

304N 是一种含氮的不锈钢，加氮是为了提升钢的强度。

305 和 384 不锈钢含有较高的镍，其加工硬化率低，合用于对冷成型性要求高的各样场合。

308 不锈钢用于制作焊条。

309、310、314 及 330 不锈钢的镍、 铬含量都比较高，为的是提升钢在高温下的抗氧化性能

和蠕变强度。而 30S5 和 310S 乃是 309 和 310 不锈钢的变种，所不一样者不过碳含量较低，

为的是使焊缝邻近所析出的碳化物减至最少。 330 不锈钢有着特别高的抗渗碳能力和抗热震性．

316 和 317 型不锈钢含有铝， 因此在大海和化学工业环境中的抗点腐化能力大大地优于 304

不锈钢。此中， 316 型不锈钢由变种包含低碳不锈钢 316L 、含氮的高强度不锈钢 316N 以及

合硫量较高的易切削不锈钢316F。

321、347 及 348 是分别以钛，铌加钽、铌稳固化的不锈钢，适合作高温下使用的焊接构件。

348 是一种合用于核动力工业的不锈钢，对钽和钻的合量有着必定的限制。

不锈钢的腐化与耐腐化的基来源理

金属受环境介质的化学及电化学作用而被破坏的现象即腐化。化学腐化的环境介质是 各样不锈钢的耐腐化性能

非电解质（汽油、苯、润滑油等）

，电化学腐化的环境介质是电解质（各样水溶液）

。电化学

腐化是波及电子转移的化学过程， 该过程可否进行取决于金属可否离子化， 而离子化的趋向

可用金属的标准电极电位（ε 0）来表示。

因为碳化物、夹杂物，以及组织、化学成分和内部应力的不平均等的作用，将促进各

部分在电解液中产生互相间的电极电位差。 电极电位差愈大， 微阳极和微阴极间的电流强度

愈大， 钢的腐化速度也愈大， 微阳极部分产生严重的腐化。 在电化学腐化中能够控制腐化反

应速度的现象称为极化， 极化可使阳极与阴极参加反响的速度获取减弱和减缓。 电解液中离

子的迟缓挪动、 原子迟缓联合成气体分子或电解液中离子的迟缓溶解， 都可能是极化的表现

形式。反响面积、搅拌或电解液流动、氧气、温度等要素，都将影响极化的速度。用极化技

术与临界电位可权衡金属与合金在氯化物溶液中点腐化与空隙腐化的敏感性。 当不锈钢与异

种金属接触时，需考虑电化学腐化。但若不锈钢是正极，则不会产生电流腐化。

钝化状态金属的耐腐化性取决于铬含量、环境中的氯化物和氧含量以及温度。某些元

素（如氯） 能够击穿钝化膜，造成钝化膜不连续处的金属被腐化， 故使用钝化状态金属的用

户应特别注意点腐化、 应力腐化开裂、 敏化以及贫氧腐化等。 为了提升不锈钢的耐腐化性能，

其应易处于钝化状态 （必需条件），钝化后腐化电流密度要低（腐化速度） ，钝化状态的电位

范围要宽（相对稳固性） 。

关于含镍资料来说， 腐化有两种主要形式：一种是平均腐化， 另一种是局部腐化。 在海

洋大气中的铁锈就是一种一般或平均腐化的典型例子。 此处金属在其整个表面上平均地被腐

蚀。在这种状况下，钢表面形成松散层，这层腐化产物很简单去除。另一方面，像合金 400

这种耐腐化性较好的金属，它们在大海大气中表现出优秀的平均抗腐化性。这是因为合金

400 可形成一种特别薄而坚韧的保护膜。平均腐化是一种最简单办理的腐化形式，因为工程师能够定量地确立金属的腐化率并可精准地展望金属的使用寿命。

不锈钢耐腐化性机理：在不锈钢表面形成显然的 Cr2O3 薄膜， O 和 Cr 的含量有最低要

求（ 10.5%）以获取连续的保护性薄膜，以克制侵害的发生。若保护性薄膜被破坏，它能够

自然恢复。氧化膜的抗腐化性能取决于 Mo 、 Ni 、 Cr、及 N 的含量。提升 Cr 含量能够提升

不锈钢的抗侵害性和当 Cr2O3 薄膜被破坏时增强了其自修复能力。 Cr2O3 薄膜对基体构造 （铁

素体或奥氏体）没有任何影响。

蚀斑： 在较高温度范围内处于氯化物、氟化物或氧化性溶液中，最先产生在夹杂物、表

面损害等保护膜不连续表面， 尔后将产生穿孔或形成新的保护膜 （除掉腐化物质和冲刷过的

部分）。主要产生于海边环境、盐水、海水或高氧化性溶液环境。为此，需除掉或减少氯、

氟含量，增强冲刷保护，提升铬、钼含量。

空隙腐化： 在氯化物、氟化物或硫环境中，最先存在空隙且氧极少，致使产生腐化直至

空隙扩展、裂开。主要产生于接缝、焊缝或附着物之下。为此，需除去空隙和防止搭接，采

用腐化克制剂，不透水密封，提升铬、钼含量。 各样不锈钢的耐腐化性能

由局部腐化而惹起的破坏是很难展望的。因此，设施的寿命也不可以精准地估计。这里给

出几种局部腐化的例子。

第一例是电化学腐化。 当两种或多种不一样的金属在某种导电液 （电解液） 存在条件下接

触和连结时，电化学腐化就发生了。此时，两种金属间成立了势能差，同时电流将流动。电

流会从抗腐化能力较差的金属（即阳极）流向抗腐化能力较强的金属（即阴极） 。腐化由阴

极上的反响状况而控制，如氢气的生成或氧气的复原。 假如某一大的阴极面与某一小的阳

极面相连结时， 阳极和阴极之间即会产生大的电流流动。 这种状况一定防止。另一方面，当

我们将此状况颠倒一下， 即让某一大的阳极面与小的阴极面相连结时， 两种金属之间则会产

生小的电流流动。这种状况是我们所希望的。 在适用指南中，我们将位于某一容器或槽中

的焊接金属接点设计为阴极。紧固件装置是这样设计的， 马上阴极紧固件（小面积）与阳极

件（大面积） 连结在一同。 此观点的例子是将钢板用铜铆钉铆接在一同并裸露在流动速度低

的海水中， 铜质固定件为小的阴极面，而钢板为大的阳极面。 这种设计是特别便利的， 并且

可产生优秀的相容性。 另一方面，假如相反进行连结，即用钢铆钉来固定铜板，则在钢铆

钉上会产生特别快的腐化。 此时，铜板则因为钢的腐化而被阴极保护。 风趣的是在这种状况

下，铜离子的开释被停止，铜板将被海水中的有机物缠结。往常， 铜的腐化可阻挡缠结有机

物的附着。在电厂设计中，电化学腐化是特别重要的，并且不该被忽略。

第二个局部腐化的例子是浸蚀腐化。一块石头有可能拥塞在某一铜合金冷凝器的管子

中。此时，石头的下游方向将立刻产生紊流现象。 这就会惹起对铜保护氧化膜的浸蚀或磨损，

并使未保护的铜合金金属裸露， 致使产生进一步的腐化。 这种循环趋于持续加剧浸蚀和腐化，直至造成管子穿孔为止。浸蚀腐化可经过采纳优秀的隔绝技术来防备。

电厂技术人员常遇到的第三种局部腐化形式是空隙腐化。空隙腐化：是指在金属构件

空隙处发生斑点状或溃疡形的宏观蚀坑， 当金属表面出现某种积淀或附着物时产生， 是局部

腐化的一种形式，它可能发全于溶液阻滞的空隙之中或障蔽的表面内。空隙种类（金属 -金

属、金属 -异种金属）、空隙深度、内外面积比等几何尺寸要素，氧含量、氧离子浓度、 PH

值、温度、扩散与对流、微生物等环境要素，金属溶解、氧耗费、氢产生等电化学反响，金

属组织不纯、表面氧化、 钝化膜的特征等冶金要素，都将影响空隙腐化的发生与扩散。 正好

在积淀物下边或空隙内，溶液中的氧含量是低的，在空隙的外面大批溶液中的氧含量很高，

这就成立了一个电池， 其积淀物下或空隙中是阳极而其外面是阴极。 含氯化物介质的空隙的

内部， PH 值降落而氯化物浓集。这种酸性氯化物条件致使腐化加快并且是自动起媒介作用

的。接着便发生了严重的局部腐化。 这样的空隙能够在金属与金属或金属与非金属的接合处

形成，比如，在与铆钉、 螺栓、垫片、阀座、松动的表面堆积物以及海生物相接烛之处形成。

空隙腐化能够在螺栓头或垫圈作为阳极区时发生。 防备积淀物和结垢生成或使用高合金含量的资料将有助于减少空隙腐化。

点腐化（第四种局部腐化形式） 是指在金属资料表面大多数不腐化或腐化稍微而分别发 各样不锈钢的耐腐化性能

生高度的局部腐化，常有蚀点的尺寸小于 1.00mm ，深度常常大于表面貌径，轻者有较浅的

蚀坑， 严重的甚至形成穿孔。点蚀与空隙腐化相像，特别是在扩展阶段。与空隙腐化不一样的

是，点蚀在金属表面没有空隙出现的状况下也可产生。 与空隙腐化同样的是， 点蚀也是因为

特别的腐化剂如氯化物而造成的。 它往常是因为金属表面上的某个缺点而惹起的。 比如， 在

不锈钢或镍合金保护性氧化层中的某个缺点。与焊接相关的缺点，如杂质（ MnS ，可经过降

低 Mn 、 S 含量，加入 Ti、 Zr 等方法除去）、第二相（δ -铁素体、σ相） 、电弧冲击处、飞溅物点蚀可经过采纳抗腐化能力高的合金或除去惹起点蚀的化学元素的方法来防备。

一旦两种形式的腐化开始，则点蚀和空隙腐化的扩展状况是同样的。金属离子，如不

锈钢的铁离子， 反响并形成亚铁离子。 亚铁离子进一步氧化成三价铁离子。 氯化物试图转移

到坑或空隙区内并且 PH 值降低至大概 1 或更低。 在该区中氧含量很低。在坑或空隙的外面

大批溶液中，氧含量很高。 跟着坑的底部趋于阳极化，坑或空隙的四周区趋于阴极化，于

是电池电流的关系即被形成。 当坑或空隙中的腐化进一步扩展时， 则变成自催化反响。 三价

铁离子与氯离子作用形成氯化铁。 该反响不停重复并迅速产生金属穿孔现象。 点腐化发生的

氯离子浓度较高， 而空隙腐化在较低的氯离子浓度下也会发生。 点蚀或空隙腐化是一种特别

危险的腐化形式，因为它高度局部化并能迅速造成金属的穿透破坏。

第五种局部腐化形式即应力腐化开裂 （SCC）指蒙受应力的合金在腐化性环境中因为烈

纹的扩展而互生无效的一种通用术语，其常有钢种包含不含 Ti 、 Nb 的 18-8 型和 17-12-Mo

型钢、超低碳不锈钢。在此状况下，金属表面上形成松散、片状的腐化层。即便低速流动也

会将腐化物的松散层很简单地除掉。 于是， 新的未腐化的金属又被裸露出来， 进而将形成许

多此外的片状层。 再一次重复， 这些片状层被很简单地除掉并且过程在持续进行着。 使用不

易起化学反响的合金能够防止剥落腐化。 应力腐化分为穿晶应力腐化和晶间应力腐化。 穿晶

应力腐化主要发生在含氯离子介质中， 极少发生在氢氧化物介质中； 晶间应力腐化发生在一