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不鏽鋼生鏽是咋回事

圖文 更新时间:2024-12-25 11:28:32

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)1

不鏽鋼會生鏽嗎?一眼看貌似是一個僞命題。。。但是生活中不鏽鋼生鏽比比皆是,比如下圖!

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)2

鐵為什麼會生鏽?

鐵裸露在空氣中,與氧氣和水分發生化學反應,産生各種氧化鐵,具體表現就是“鐵鏽”!

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)3

什麼是不鏽鋼?

具有抵抗大氣氧化的能力,同時也具有在含酸、堿、鹽的介質中耐腐蝕的能力的一類鋼材!

不鏽鋼簡介

通俗地說,不鏽鋼就是不容易生鏽的鋼,實際上一部分不鏽鋼,既有不鏽性,又有耐酸性(耐蝕性)。不鏽鋼的不鏽性和耐蝕性是由于其表面上富鉻氧化膜(鈍化膜)的形成,這層膜使金屬與外界的介質隔離,阻止金屬被進一步腐蝕,并且還有自我修複的能力,如果一旦遭到破壞,鋼中的鉻會與介質中的氧重新生成鈍化膜,繼續起保護作用。

這種不鏽性和耐蝕性是相對的。試驗表明,鋼在大氣、水等弱介質中和硝酸等氧化性介質中,其耐蝕性随鋼中鉻含水量的增加而提高,當鉻含量達到一定的百分比時,鋼的耐蝕性發生突變,即從易生鏽到不易生鏽,從不耐蝕到耐腐蝕。不鏽鋼的不鏽性,還與使用環境有關,不同的環境,要使用含鉻量不同的不鏽鋼。含鉻量的高低是決定不鏽鋼性能的根本因素。據悉歐美等國标準規定鉻含量最低不能小于10.5%,日本規定是11%,我國為12%。

不鏽鋼分類

不鏽鋼有五個基本的種類: 奧氏體,鐵素體,馬氏體,雙相不鏽鋼,沉澱硬化型不鏽鋼。

(1) 奧氏體不鏽鋼沒有磁性,具有代表性的鋼種是加入18%的鉻并含有一定的鎳,以增加抗腐蝕性, 它們是被廣泛運用的鋼種。

(2)鐵素體具有磁性,鉻元素是其主要的含量,比例為17%,這種材料具有很好的抗氧化性。

(3)馬氏體不鏽鋼同樣也具有磁性,鉻的含量通常為13%,并含有适量比例的碳,它們可通過淬火和回火而被硬化。

(4)雙相體不鏽鋼具有鐵素體和奧氏體的混合結構,鉻的含量在18%到28%之間,鎳的含量4.5%- 8%之間,它們對抗氯化物的侵蝕有很好的效果。

(5)沉澱型不鏽鋼鉻的常規含量為17,并加有一定量的鎳,銅和铌,它們可通過析出和時效被硬化。

按金相組織可分為:

(1) 鐵素體不鏽鋼(400系),為鉻不鏽鋼,主要代表有Gr13,G17,Gr27-30; (2) 奧氏體不鏽鋼(300系),鉻鎳不鏽鋼,主要代表有304,316,321等; (3) 馬氏體不鏽鋼(200系),鉻錳不鏽鋼,碳含量高,主要代表有1Gr13等

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)4

為什麼不鏽鋼抗鏽

不鏽鋼表面添加了硌和鎳等元素,形成一層極薄而堅固細密的穩定的富鉻氧化膜(防護膜),防止氧原子的繼續滲入、繼續氧化,而獲得抗鏽蝕的能力。

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)5

為什麼不鏽鋼也會生鏽?

當緻密的氧化保護層被破壞時,不鏽鋼就會生鏽。

什麼條件下會破壞保護膜呢?

1.漂白粉 2.機械磨損 3.水

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)2

不鏽鋼種類

不鏽鋼分很多種類,屬性不同,使用環境不同。

例如:304鋼管,在幹燥清潔的大氣中,有絕對優良的抗鏽蝕能力,但将它移到海濱地區,在含有大量鹽份的海霧中,很快就會生鏽了;而316鋼管則表現良好。

不鏽鋼生鏽是咋回事(不鏽鋼為何也生鏽)7

按成分可分為Cr系(SUS400)、Cr-Ni系(SUS300)、Cr-Mn-Ni(SUS200)及析出硬化系(SUS600)。

200 系列—鉻-鎳-錳 奧氏體不鏽鋼。

300 系列—鉻-鎳 奧氏體不鏽鋼。

301—延展性好,用于成型産品。也可通過機械加工使其迅速硬化。焊接性好。抗磨性和疲勞強度優于304不鏽鋼。

302—耐腐蝕性同304,由于含碳相對要高因而強度更好。

303—通過添加少量的硫、磷使其較304更易切削加工。

304— 即18/8不鏽鋼。GB牌号為0Cr18Ni9。

309—較之304有更好的耐溫性。

316—繼304之後,第二個得到最廣泛應用的鋼種,主要用于食品工業和外科手術器材,添加钼元素使其獲得一種抗腐蝕的特殊結構。由于較之304其具有更好的抗氯化物腐蝕能力因而也作“船用鋼”來使用。SS316則通常用于核燃料回收裝置。18/10級不鏽鋼通常也符合這個應用級别。

321—除了因為添加了钛元素降低了材料焊縫鏽蝕的風險之外其他性能類似304。

400 系列—鐵素體和馬氏體不鏽鋼。

408—耐熱性好,弱抗腐蝕性,11%的Cr,8%的Ni。

409—最廉價的型号(英美),通常用作汽車排氣管,屬鐵素體不鏽鋼(鉻鋼)。

410—馬氏體(高強度鉻鋼),耐磨性好,抗腐蝕性較差。

416—添加了硫改善了材料的加工性能。

420—“刃具級”馬氏體鋼,類似布氏高鉻鋼這種最早的不鏽鋼。也用于外科手術刀具,可以做的非常光亮。

430—鐵素體不鏽鋼,裝飾用,例如用于汽車飾品。良好的成型性,但耐溫性和抗腐蝕性要差。

440—高強度刃具鋼,含碳稍高,經過适當的熱處理後可以獲得較高屈服強度,硬度可以達到58HRC,屬于最硬的不鏽鋼之列。最常見的應用例子就是“剃須刀片”。常用型号有 三種:440A、440B、440C,另外還有440F(易加工型)。

500 系列—耐熱鉻合金鋼。

600 系列—馬氏體沉澱硬化不鏽鋼。

630—最常用的沉澱硬化不鏽鋼型号,通常也叫17-4;17%Cr,4%Ni。

不鏽鋼材料出現生鏽現象,可能有以下幾個原因:

(1)使用環境中存在氯離子

氯離子廣泛存在,比如食鹽/汗迹/海水/海風/土壤等等。不鏽鋼在氯離子存在下的環境中,腐蝕很快,甚至超過普通的低碳鋼。所以對不鏽鋼的使用環境有要求,而且需要經常擦

拭,除去灰塵,保持清潔幹燥。(這樣就可以給他定個“使用不當”。) 美國有一個例子:某企業用一橡木容器盛裝某含氯離子的溶液,該容器已使用近百餘年,上個世紀九十年代計劃更換,因橡木材料不夠現代,采用不鏽鋼更換後16天容器因腐蝕洩漏。

(2)沒有經過固溶處理

合金元素沒有溶入基體,緻使基體組織合金含量低,抗蝕性能差。

(3)天生的晶間腐蝕

這種不含钛和铌的材料有晶間腐蝕的傾向。加入钛和铌,再配以穩定處理,可以減少晶間腐蝕。在空氣中或化學腐蝕介質中能夠抵抗腐蝕的一種高合金鋼,不鏽鋼是具有美觀的表面和耐腐蝕性能好,不必經過鍍色等表面處理,而發揮不鏽鋼所固有的表面性能,使用于多方面的鋼鐵的一種,通常稱為不鏽鋼。代表性能的有13鉻鋼,18-8鉻鎳鋼等高合金鋼。從金相學角度分析,因為不鏽鋼含有鉻而使表面形成很薄的鉻膜,這個膜隔離開與鋼内侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了保持不鏽鋼所固有的耐腐蝕性,鋼必須含有12%以上的鉻。用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導緻不鏽鋼在某些環境中産生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。因它會損害不鏽鋼表面,并附着鐵粉而形成生鏽的原因。

日常生活中,我們有時會發現街頭一些旗杆、候車亭、燈箱等設施的不鏽鋼發生明顯鏽迹的酸洗現象,既然是不鏽鋼鈍化,為什麼還會生鏽呢?出現這些情況,有兩個原因,一是材料中鉻的含量低,屬于劣質不鏽鋼。二是根本就不是不鏽鋼,而是用電鍍蒙騙用戶。據了解,現在很多裝飾材料都是用這種電鍍工藝處理外表的,由于材料是一般鋼鐵,所以當電鍍層剝落後,自然會生鏽。

不鏽鋼具有抵抗大氣氧化的能力---即不鏽性,同時也具有在含酸、堿、鹽的介質中耐腐蝕的能力---即耐蝕性。但其抗腐蝕能力的大小是随其鋼質本身化學組成、加互狀态、使用條件及環境介質類型而改變的。如304鋼管,在幹燥清潔的大氣中,有絕對優良的抗鏽蝕能力,但将它移到海濱地區,在含有大量鹽份的海霧中,很快就會生鏽了;而316鋼管則表現良好。因此,不是任何一種不鏽鋼,在任何環境下都能耐腐蝕,不生鏽的。

不鏽鋼是靠其表面形成的一層極薄而堅固細密的穩定的富鉻氧化膜(防護膜),防止氧原子的繼續滲入、繼續氧化,而獲得抗鏽蝕的能力。一旦有某種原因,這種薄膜遭到了不斷地破壞,空氣或液體中氧原子就會不斷滲入或金屬中鐵原子不斷地析離出來,形成疏松的氧化鐵,金屬表面也就受到不斷地鏽蝕。這種表面膜受到破壞的形式很多,日常生活中多見的有如下幾種:

1、不鏽鋼表面存積着含有其他金屬元素的粉塵或異類金屬顆粒的附着物,在潮濕的空氣中,附着物與不鏽鋼間的冷凝水,将二者連成一個微電池,引發了電化學反應,保護膜受到破壞,稱之謂電化學腐蝕。

2、不鏽鋼表面粘附有機物汁液(如瓜菜、面湯、痰等),在有水氧情況下,構成有機酸,長時間則有機酸對金屬表面的腐蝕。

3、不鏽鋼表面粘附含有酸、堿、鹽類物質(如裝修牆壁的堿水、石灰水噴濺),引起局部腐蝕。

4、在有污染的空氣中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大氣),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液點,引起化學腐蝕。

以上情況均可造成不鏽鋼表面防護膜的破壞引發鏽蝕。所以,為确保金屬表面永久光亮,不被鏽蝕,如下建議:

1、必須經常對裝飾不鏽鋼表面進行清潔擦洗,去除附着物,消除引發修飾的外界因素。

2、海濱地區要使用316材質不鏽鋼,316材質能抵抗海水腐蝕。

3、市場上有些不鏽鋼管化學成分不能符合相應國家标準,達不到304材質要求。因此也會引起生鏽,這就需要用戶認真選擇有信譽廠家的産品。

所以沒有最好的不鏽鋼,隻有更合适的不鏽鋼!

最後一起在溫習一下吧——

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