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不锈钢为何不锈 ?

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发表于 2016-4-28 15:09:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
        相信一定有人好奇过,不锈钢为什么叫“不锈钢”?难道它真的能不生锈,不被腐蚀吗?金属腐蚀一直是各行各业的头疼事,但是在不锈钢出现之后,就很大程度解决了金属腐蚀问题。
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        事实上,不锈钢并不是真正的不被腐蚀,只是腐蚀速率比一般的金属要缓慢。下面就详细揭秘不锈钢“不锈”的原因。
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不锈钢为何不锈

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        不锈钢是不锈钢系不锈钢和耐酸钢的总称。不锈钢主要就是指能耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢;耐酸钢是指耐酸、碱、盐等化学侵蚀性介质腐蚀的钢。按钢的组织结构进行分类,不锈钢分可分为:马氏体不锈钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢和双相不锈钢。
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        不锈钢耐腐蚀的原因比较有说服力的是钝化膜理论。钝化膜就是在不锈钢表面形成一层以Cr₂0₃为主的薄膜。此薄膜能保护不锈钢基体在各种介质中不被轻易腐蚀。

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        形成钝化膜有两种情况。一是不锈钢本身具有自钝化的能力,这种自钝化能力与铬含量有关,含铬越多自钝化能力就越快;另一种是不锈钢在各种介质的腐蚀过程中形成钝化膜而延缓腐蚀。

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        不锈钢钝化膜具有抵抗腐蚀的能力,归结于三个特点:一是钝化膜极薄,当铬含量大于10.5%时,薄膜一般只有几个微米;二是钝化膜的比重大于基体的比重;三是钝化膜的铬浓度比基体高的多。前两个特点说明钝化膜具有良好的化学稳定性、致密、缺陷少和与基体结合牢固的特性,使得腐蚀介质很难穿过此膜腐蚀不锈钢的基体,从而起到保护基体的作用。第三个特点则说明钝化膜具有较高的耐腐蚀性。

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钝化膜的破坏形式
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        钝化膜中存在内应力。形成应力的原因是多方面的,包括氧化膜成长产生的应力、相变应力和热应力。内应力达到一定程度时,可以由膜的塑性变形、金属基体的塑性变形、氧化膜与基体分离、氧化膜破裂等途径而得到部分或全部松弛。钝化膜破裂的几种形式,见图1-1。
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        图1-1中的(a)是钝化膜在金属基体表面生长时,在膜与基体之间存在空气,从未形成空泡;而空泡破裂后就形成了图(b);图(c)中存在于钝化膜中气体会形成微泡,能使膜遭到破坏;如果钝化膜与基体结合不够牢固的话,膜就会从基体表面脱落见图(d);图(e)中膜会被其他物质切而导致膜裂;图(f)说明在金属的角和棱上的钝化膜不够致密、有缺陷,会导致钝化膜在此位置上裂开。

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氧化膜的生长规律
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        膜的生长可用膜厚y表示:

1 W+ g% h4 d, A# E( @' Q# c  d
        (1)直线规律
0 Q# [% j3 P6 s! x* o! z( u% T. c0 }
        y=kt     

2 R$ P/ W" \2 v. z% X3 K! c. m' c
        式中表示膜厚随时间的变化的关系,此规律反映表面氧化膜多空、不完整,对金属的进一步氧化没有抑制作用。
+ D/ k3 V1 b* t4 K: L
        (2)抛物线规律

, K. M9 F4 T3 G$ m. i' K
        y2=kt           

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        符合此规律的氧化膜是致密的,能对金属起到保护作用。氧化速度dy/dt与膜厚y成反比,这表明氧化受离子扩散通过表面氧化膜的速度所控制。
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        (3)对数规律
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        y=k₁lgt+k₂ (t>to)  

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        在温度比较低时,金属表面上形成极薄的氧化膜,就足以对氧化过程产生很大的阻滞作用,使膜厚的增长速度变慢,在时间不太长时膜厚实际上已不再增加。在这种情况下,膜成长符合对数规律。

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        防止不锈钢的腐蚀具有现实意义,能有效降低企业的损失,使设备能安全运行,防止泄露等事故的发生,保证经济和人身安全。
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发表于 2016-4-28 16:21:10 | 显示全部楼层
学习了
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发表于 2016-4-28 17:33:44 | 显示全部楼层
谢谢分享
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发表于 2016-4-28 18:25:36 | 显示全部楼层
学习了。
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发表于 2016-4-29 08:34:56 | 显示全部楼层
我晕,那医疗器械、食品机械都用不锈钢,看来是真的能释放铬元素的啊。会不会有毒呢?还是说只是六价铬有毒?+ S* ~$ ~$ S/ ?
请楼主一定不吝赐教
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 楼主| 发表于 2016-4-30 16:09:53 | 显示全部楼层
水水5 发表于 2016-4-29 08:34& D% y6 {; @* \/ t8 p$ F8 J
我晕,那医疗器械、食品机械都用不锈钢,看来是真的能释放铬元素的啊。会不会有毒呢?还是说只是六价铬有毒 ...
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食品。医疗用的不锈钢是镍基合金,不会轻易被腐蚀的!可以放心使用!
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发表于 2016-5-26 13:00:19 | 显示全部楼层
楼主,关于镍基合金,有没有资料?
5 i: O. p2 l7 e* m$ g0 D3 b, _不含铬不可能吧,~怎样控制铬迁移?
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 楼主| 发表于 2016-5-27 16:19:51 | 显示全部楼层
水水5 发表于 2016-5-26 13:007 T3 P* I; d' p. R
楼主,关于镍基合金,有没有资料?- b* M+ _+ ]2 ?3 n
不含铬不可能吧,~怎样控制铬迁移?

7 Q# Y6 `, A% y3 @4 v4 a* ^铬肯定有,但是不会轻易迁移的!一般使用的环境并不会很恶劣!
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发表于 2016-6-2 13:29:17 | 显示全部楼层
感谢分享!
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发表于 2016-6-6 19:37:41 | 显示全部楼层
其实一直都在纠结为什么不锈钢不锈,在这里得到了很好的解释
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