不锈钢的耐蚀性能

出处：按学科分类—工业技术 中国科学技术出版社《不锈钢实用手册》第13页（2242字）

所有金属在大气中都可与氧进行反应在表面形成氧化膜，而普通碳钢上形成的氧化铁继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，最终形成孔洞。可以利用油漆或耐氧化的金属进行电镀来保护碳钢表面，但这种保护层是一种薄膜，如果保护层被破坏，下面的钢便又开始锈蚀。不锈钢不锈蚀与钢中的铬含量有关：钢中铬添加量达到12%时，在大气中，不锈钢表面生成了一层钝化的、致密的富铬氧化物而保护表面，防止进一步再氧化。这种氧化层极薄，透过它可以看到钢表面的自然光泽，使不锈钢具有独特的表面。如果铬薄膜一旦破坏，钢中的铬与大气中的氧重新生成钝化膜，继续起保护作用。

在一些特殊环境条件下，不锈钢也会出现某些局部腐蚀而失效，但不锈钢与碳钢不同，不会出现均匀腐蚀而失效，因此“腐蚀余量”对不锈钢来说没有意义。不锈钢的局部腐蚀的形式如下。

(1)孔蚀(点蚀)与缝隙腐蚀

点蚀和缝隙腐蚀很相似，造成这两种腐蚀的因素也基本相同。出现点蚀是因为不锈钢表面杂质、污物或有缺陷的部位钝化膜破坏而形成。缝隙腐蚀发生在有缝隙的部位(如常见的缝隙有与垫片的连接处，有氧化铁皮或有生物附着物的地方和金属搭接处)，在腐蚀介质的作用下缝隙内以裂缝形式出现的腐蚀。这两种腐蚀在一定的介质条件下特别是含有氯化物离子存在都会发生。不锈钢的耐点蚀和缝隙腐蚀性能主要由铬、钼和氮含量决定，用PRE值(耐点蚀当量值或点蚀指数)=%Cr+3．3%×%Mo+16%N来比较耐蚀性的大小(当PRE＞40时，抗局部腐蚀性能良好，这些新钢号的不锈钢常被称为超奥氏体、超双相……)。溶液中氯离子浓度及温度愈高愈易发生腐蚀，氧或容易还原的离子(如：铁离子)和pH值都会造成影响。在中、高速流动的水溶液中不容易发生腐蚀。根据环境，为防止孔蚀和缝隙腐蚀发生，应选择含高铬、镍、钼、氮的不锈钢，并尽量减少上述溶液停滞的死角。

(2)晶间腐蚀

如果奥氏体不锈钢的碳含量(0．03%～0．08%)被加热到425～815℃，晶界处有碳化铬析出(“敏化”)，造成晶粒周围的贫铬区在某些特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界产生的腐蚀，能使晶粒间丧失结合力。在退火、消除应力或成型和焊接过程中，加热时操作不当会使不锈钢处于这一临界温度范围。解决敏化的方法有两种，一种是用低碳合金，如S30403(304L)，另一种是用钛或铌进行“稳定化处理”，如S32100(321)和S34700(347)。在第一种情况下，合金中的碳不够形成大量的碳化铬，不会造成晶界处铬的减少。第二种情况下，碳先与钛或铌结合。近年来，随着AOD和VOD工艺的采用，低碳不锈钢已很容易生产，已经取代了用于焊接加工的稳定化合金。

(3)应力腐蚀断裂(在静拉应力作用下，金属的腐蚀破坏一般称为应力腐蚀断裂，而在交变应力作用下，金属的破坏则称为腐蚀疲劳)

奥氏体不锈钢的应力腐蚀断裂是在氯离子、超过临界值的拉应力(包括内应力)和高温三项同时具备条件下，在金属材料中产生裂纹的一种局部腐蚀，裂纹的出现通常不可预料。这种现象通常通过正确选材得以控制，虽然改变环境和减少残余应力有时也可以奏效。一般来说，铁素体和双相不锈钢耐应力腐蚀裂纹的性能更好，而且经常是替代品。奥氏体铁－镍－铬合金中的镍含量超过20%时耐腐蚀性也有所提高。其实，铬含量17%～23%、镍含量17%～26%的6%～7%钼合金具有很好的耐应力腐蚀裂纹的性能。但是要想使奥氏体合金真正免除应力腐蚀裂纹，镍含量必须在35%以上。

(4)电偶腐蚀(接触腐蚀，电化学腐蚀)

两种电极电位不同的金属或合金相接触并放入电解质溶液中时，即可发现电位较低的金属腐蚀加速，这种现象称为电偶腐蚀。对不锈钢来说是钝性的，一般不是个问题，但是会影响到与其接触的其他金属。电位序或电化学活性系列，标准氢的活性被定为0，其他材料都与氢进行对比，判定是活性(负电位的金属)或钝性(正电位的金属)。在电解液中，与接触的钝性的金属的较活性金属(阳极)首先腐蚀。如果活性金属的表面积小于与其接触的材料，腐蚀率会非常高，碳钢螺栓或铆钉与不锈钢板相接触的情况就是这样，碳钢螺栓会加速腐蚀。合理的设计或电绝缘都可以避免电偶腐蚀。

(5)微生物腐蚀(细菌腐蚀)

微生物的新陈代谢可为电化学腐蚀创造条件，参与或促进金属的电化学腐蚀称为微生物腐蚀。在海水、未消毒停滞的原水、污泥区、缺氧的土壤中，由于厌氧菌和硫杆菌等细菌产生硫化氢、二氧化碳和酸腐蚀金属，细菌可参与腐蚀的电化学过程造成金属构件的腐蚀，海洋生物在金属表面的堆积可形成缝隙而引起缝隙腐蚀，由于未清除焊接回火色等等都会形成微生物腐蚀。

(6)气泡腐蚀(由气泡爆裂造成钝化膜破裂)、冲刷腐蚀(由高流速和介质中夹带的固体粒子造成钝化膜破裂)等等。