据介绍，六十五年前，在英国哈里布雷利首先认识到含铬的铁基合金具有优良的耐腐蚀性，也是布雷利首先指出利用这种性能可以制造出“不生锈”的刀具。他企图解决步枪枪管的腐蚀和生锈问题，用铬对铁进行合金化，在金相工作中发现了这些钢能耐侵蚀剂的腐蚀。后来将这些Fe-Cr合金称为“不锈钢”。

 

　　1什么是不锈钢 ？

　　不锈钢(Stainless steel)是Fe-Cr合金，也就是在铁中添加了一些合金元素，使之在空气、蒸汽、水等弱腐蚀介质和酸、碱、盐等化学浸蚀性介质中达到“不锈”的效果。不锈钢中的合金元素以铬为主，除了铬以外还添加了镍、钼和锰等合金元素。

　　不锈钢按主要组织状态分为马氏体、铁素体、奥氏体3大类，其中以奥氏体不锈钢应用最广泛，占到总量的70%～80%。

　　铁天生是不耐蚀的，纯铁是银白色的，很容易生锈，铁锈是褐色的，生锈以后铁会失去其金属光泽和美感，这也是不锈钢经常作为厨具使用且深受欢迎的真正原因。

　　2不锈钢为什么耐蚀？

　　不锈钢并非完全不生锈，在英文原文中，不锈钢一词是Stainless steel，该词已清楚地表达出不锈钢只是腐蚀较轻而己，并非完全不会生锈腐蚀。

　　根据NACE相关标准规定，通常金属的腐蚀速率小于0.01mm/年，才被认为是完全耐蚀的，而小于0.1mm/年的只是耐蚀。事实上，不锈钢防锈蚀是建构在其成分中富含量(11.5% 以上) 的铬合金(Cr)，在钢材的表面生成了致密坚硬防锈蚀的氧化铬（Cr2O3） 保护膜，阻碍了腐蚀促进离子入侵而达到。这就好比，人练了金钟罩铁布衫抗击打一样。

　　氧化铬膜层很致密，有的文献中认为它是一层半导体膜层，说明其导电性能差。在铁合金发生腐蚀时，通常有水溶液参与，发生电化学腐蚀，电化学腐蚀的一大特点是腐蚀反应的过程中伴随着电荷的转移过程。在阳极反应过程中，金属原子失去电子生成金属正离子。在阴极反应的过程中，氧气等反应物质获得电子形成阴离子。这也就是说，阳极反应中产生的电子通过界面传送给阴极反应过程中的电子受体，氧化膜层导电性差有利于阻碍电荷的转移，就可以达到抑制金属腐蚀的目的。

 

　　近来，寒潮来袭，人们为了保暖避寒，就需要多穿衣服。在一些侵蚀性较强的介质中，金属很容易受到腐蚀，为了避免腐蚀就需要适当增加特定的合金元素，达到耐蚀的目的。

　　3什么情况下不锈钢发生腐蚀？

　　不锈钢敏化后会发生晶间腐蚀(Intergranular corrosion)，晶间腐蚀对不锈钢的危害很大，在一些不锈钢失效案例中经常能看到晶间腐蚀的身影。

 

　　在一定的温度( 450～850 ℃)范围内奥氏体内的过饱和碳会与固溶体的铬结合形成Gr23C6 碳化物在晶粒间界沉淀析出，由于碳向晶粒间界的扩散速度大于铬的扩散速度。

　　因此，在碳化物周围的固溶体内即在晶粒间界及其邻近的区域的铬由于Gr23C6碳化物析出，含量大大降低，而晶内的铬又来不及向晶界扩散，因而形成贫铬区。

　　当铬的含量低于钝化所需的铬含量(大约12% ) ,钝态受到破坏电位下降，而晶内仍保持钝态，从而构成了大阴极(基体)和小阳极(晶界区的贫铬区)的微电偶电池，加速了晶粒间界的腐蚀。

　　碳化物沉淀(Gr23C6 )析出的温度为450～850℃,这是不锈钢晶间腐蚀的敏化温度范围。不锈钢发生敏化以后一定会在晶界上产生大量的串珠状的碳化物沉淀，这也是奥氏体不锈钢敏化的一个关键特征。

　　不锈钢容易发生点蚀(Pitting corrosion)。在含有氯离子的溶液中不锈钢特别容易发生点蚀，但这并不意味着不锈钢发生点蚀以后其环境中一定存在氯离子，在含有硫酸根离子、硫离子和碳酸根离子的溶液中不锈钢也会发生点蚀，但不同离子主导的不锈钢点蚀形貌不同。

 

　　从经验上看，在氯离子存在的溶液中，不锈钢上蚀点数量少，但蚀坑深度大，这也是输送含有氯离子的介质的管线为什么经常发生“刺漏”的主要原因。在含有硫化氢的溶液中，金属管线通常发生溃疡状腐蚀，蚀点很多，但都很浅。

　　氯离子的离子半径很小，它穿透不锈钢表面钝化膜层的能力最强，其破坏力在众多离子中也是最强的。这里需要强调，水中含有很少的氯离子就可以导致不锈钢发生点蚀，浓度越高，发生点蚀的时间越短，点蚀长大的速率越高。

　　不锈钢另一常见的腐蚀形式是和应力共同作用下的腐蚀，称为应力腐蚀开裂(Stress corrosion cracking)。在不锈钢发生应力腐蚀开裂时，有几个必要条件，第一，应力腐蚀开裂需要时间，属于延时开裂；第二，应力腐蚀开裂是特定的金属和离子的组合才能发生，比如奥氏体不锈钢和氯离子；第三，在特定的温度下发生应力腐蚀开裂的时间最短；第四，一般在静态拉伸应力的作用下发生应力腐蚀开裂，这是应力腐蚀开裂的力学特征。

 

　　4生活中使用不锈钢应注意些什么？

　　百姓日常生活中，会天天与不锈钢打交道。因为在家庭生活中，使用的不锈钢制品有筷子、盆子、餐盘、碗、铲子、勺子，锅等。

　　首先，在总潮湿的环境中，不锈钢发生腐蚀以后虽然不会产生褐色的铁锈，但会失去金属光泽，铬含量越低的金属越容易失去金属光泽。

　　其次，不能使用不锈钢盆腌制咸菜，因为腌制咸菜时要大量使用咸盐，即氯化钠溶液，时间久了会使不锈钢盆腐蚀穿孔，那时候就只有扔掉的份了。

　　最后，一些不锈钢制品在使用后应尽快除去其表面的水，比如家里的水龙头，因为做菜时手上经常会触碰咸盐，再去摸水龙头等不锈钢制品，久而久之会使之失去美丽的金属光泽。

　　尺有所短，寸有所长。任何材料都有其长处和短处，使用材料扬长避短才是王道。关于不锈钢本期就介绍到这里，希望本期内容使大家更深入认识不锈钢的耐蚀机理和腐蚀问题，对大家生活和学习有帮助，更多的知识将在未来深入介绍。

--文章摘自金属材料科学与技术