相信一定有人好奇過,,不銹鋼為什么叫“不銹鋼”,?難道它真的能不生銹,,不被腐蝕嗎?金屬腐蝕一直是各行各業(yè)的頭疼事,,但是在不銹鋼出現(xiàn)之后,,就很大程度解決了金屬腐蝕問題。 . \ l1 ~4 P5 \
事實(shí)上,,不銹鋼并不是真正的不被腐蝕,,只是腐蝕速率比一般的金屬要緩慢。下面就詳細(xì)揭秘不銹鋼“不銹”的原因,。
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8 s" C. e2 e$ `/ N3 _/ v5 E9 R+ T不銹鋼為何不銹 8 P; c& i# V0 @
不銹鋼是不銹鋼系不銹鋼和耐酸鋼的總稱,。不銹鋼主要就是指能耐大氣、蒸汽和水等弱介質(zhì)腐蝕的鋼,;耐酸鋼是指耐酸,、堿、鹽等化學(xué)侵蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼,。按鋼的組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類,不銹鋼分可分為:馬氏體不銹鋼,、鐵素體不銹鋼,、奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼。
) D+ w" b* B5 a, L( O+ m9 s 不銹鋼耐腐蝕的原因比較有說服力的是鈍化膜理論,。鈍化膜就是在不銹鋼表面形成一層以Cr₂0₃為主的薄膜,。此薄膜能保護(hù)不銹鋼基體在各種介質(zhì)中不被輕易腐蝕。 ( w! }& C8 a# x: X) @/ p7 ?* N2 J
形成鈍化膜有兩種情況,。一是不銹鋼本身具有自鈍化的能力,,這種自鈍化能力與鉻含量有關(guān),含鉻越多自鈍化能力就越快,;另一種是不銹鋼在各種介質(zhì)的腐蝕過程中形成鈍化膜而延緩腐蝕,。 # f Q; u' D5 q; x
不銹鋼鈍化膜具有抵抗腐蝕的能力,,歸結(jié)于三個(gè)特點(diǎn):一是鈍化膜極薄,當(dāng)鉻含量大于10.5%時(shí),,薄膜一般只有幾個(gè)微米,;二是鈍化膜的比重大于基體的比重;三是鈍化膜的鉻濃度比基體高的多,。前兩個(gè)特點(diǎn)說明鈍化膜具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,、致密、缺陷少和與基體結(jié)合牢固的特性,,使得腐蝕介質(zhì)很難穿過此膜腐蝕不銹鋼的基體,,從而起到保護(hù)基體的作用。第三個(gè)特點(diǎn)則說明鈍化膜具有較高的耐腐蝕性,。 , L0 J m9 t4 J# V
鈍化膜的破壞形式 ! K4 S* S0 D+ l0 H: b
鈍化膜中存在內(nèi)應(yīng)力,。形成應(yīng)力的原因是多方面的,包括氧化膜成長產(chǎn)生的應(yīng)力,、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力,。內(nèi)應(yīng)力達(dá)到一定程度時(shí),可以由膜的塑性變形,、金屬基體的塑性變形,、氧化膜與基體分離、氧化膜破裂等途徑而得到部分或全部松弛,。鈍化膜破裂的幾種形式,,見圖1-1。
K& q3 y+ |5 x 圖1-1中的(a)是鈍化膜在金屬基體表面生長時(shí),,在膜與基體之間存在空氣,,從未形成空泡;而空泡破裂后就形成了圖(b),;圖(c)中存在于鈍化膜中氣體會形成微泡,,能使膜遭到破壞;如果鈍化膜與基體結(jié)合不夠牢固的話,,膜就會從基體表面脫落見圖(d),;圖(e)中膜會被其他物質(zhì)切而導(dǎo)致膜裂;圖(f)說明在金屬的角和棱上的鈍化膜不夠致密,、有缺陷,,會導(dǎo)致鈍化膜在此位置上裂開。 8 n# _4 E7 F) _
氧化膜的生長規(guī)律 3 `& D- \2 N% T- B& Z) V: `
膜的生長可用膜厚y表示: & Z$ r* r0 H8 g7 q1 P+ X8 Z9 [8 v( |( B
(1)直線規(guī)律 ! L0 g h; Y! i3 Q( [% z% Z" Y
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式中表示膜厚隨時(shí)間的變化的關(guān)系,,此規(guī)律反映表面氧化膜多空,、不完整,對金屬的進(jìn)一步氧化沒有抑制作用。 3 o6 N% [( G/ j8 b2 x
(2)拋物線規(guī)律 / h# F; q- z0 S7 _1 ]/ d6 Q. g
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% r; z( X. u; G/ u" V: M 符合此規(guī)律的氧化膜是致密的,,能對金屬起到保護(hù)作用,。氧化速度dy/dt與膜厚y成反比,,這表明氧化受離子擴(kuò)散通過表面氧化膜的速度所控制。 ! ], ? d2 j, `# s S
(3)對數(shù)規(guī)律
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8 ]2 q8 j" U% @* c5 i+ ] 在溫度比較低時(shí),,金屬表面上形成極薄的氧化膜,,就足以對氧化過程產(chǎn)生很大的阻滯作用,使膜厚的增長速度變慢,,在時(shí)間不太長時(shí)膜厚實(shí)際上已不再增加,。在這種情況下,膜成長符合對數(shù)規(guī)律,。
2 d" l/ v& a4 D0 u7 } b 防止不銹鋼的腐蝕具有現(xiàn)實(shí)意義,,能有效降低企業(yè)的損失,使設(shè)備能安全運(yùn)行,,防止泄露等事故的發(fā)生,,保證經(jīng)濟(jì)和人身安全。
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