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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
" m" t# I" T0 e
        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。
4 W: O( [/ }$ H( _* u& F9 ~: N
        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
8 f7 T  ^6 D7 F. T3 n- R
        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。

0 y0 I; `- S4 j  X
氧化膜的生长规律
( g0 z3 z) H4 s; h2 g
        膜的生长可用膜厚y表示:
3 }8 j) z7 O( K# r- O
        (1)直线规律
2 H! V- H& X, ~3 y- O
        y=kt     

* y/ I& l( G" v
        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。
. G. G, V$ }, D$ c5 E9 `1 l
        (2)抛物线规律

, W* Y2 r/ ^7 R+ m( J
        y2=kt           
1 y3 x$ c7 Q3 s/ C  Y- W5 H
        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。

+ t3 W+ H# W% T9 x1 T5 H
        (3)对数规律

+ Y8 a3 B+ i' O
        y=k₁lgt+k₂ (t>to)  
8 N) N( ]% d, U
        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。

" R$ \; Y5 T  h. R. N; n2 _! S
        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。
5 E. v4 u- H: b" F

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, s& S% P: X: P: M( `2 t+ W% B& k1 N* g" d0 Z4 [
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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?
8 a7 r/ }& {; N- f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# }- ~- Z5 Q, {5 z
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 ...

9 S* d- c  F- z4 V. r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!
& j  w6 x7 Q0 a" w- o* n# g4 y
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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?
, N) j- H, _# W; _* H- Z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 13:00
7 w/ r+ ~( l  K) {- _楼主,关于镍基合金,有没有资料?7 |$ }4 x  u. H- W* Q& i5 B9 t
不含铬不可能吧,~怎样控制铬迁移?

" Q7 u! K4 B  |% D7 d) R, y" P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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