不锈钢的合金化原理是什么?不锈钢为什么不生锈?不锈钢是怎么练成的?诸多问题困扰着我们,下面我给大家总结一下,不锈钢里面的奥秘。
1、加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。
2、加入合金元素使钢的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的钝化膜。
3、加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力表面形成一层稳定的、完整的与钢的kf_der基体结合牢固的纯化膜。
提高钢耐蚀性的方法很多,如表面涂一层耐蚀金属、涂敷非金属层、电化学保护和改变腐蚀环境介质等。但是利用合金化方法,提高材料本身的耐蚀性是最有效的防止腐蚀破坏的措施之一,其方法如下:
(1)加入合金元素,提高钢基体的电极电位,从而提高钢的抗电化学腐蚀能力。一般钢中加入Cr、Ni、Si多元素均能提高其电极电位。由于Ni较缺,Si的大量加入会使钢变脆,因此,只有Cr才是显著提高钢基体电极电位常用的元素。
Cr能提高钢的电极电位,但不是呈线性关系、如图5.1所示。实验证明钢的电极电位随合金元素的增加,存在着一个量变到质变的关系,遵循1/8规律。当Cr含量达到一定值时即1/8原子(l/8、2/8、3/8……)时,电极电位将有一个突变。因此,几乎所有的不锈钢中,Cr含量均在12.%(原子)以上,即11.7%(质量)以上。
(2)加入合金元素使钢的表面形成一层稳定的、完整的与钢的基体结合牢固的纯化膜。从而提高钢的耐化学腐蚀能力。如在钢中加入Cr,Si.Al等合金元素,使钢的表层形成致密的Cr2O3,SiO2,Al2O3等氧化膜,就可提高钢的耐蚀性。
(3)加入合金元素使钢在常温时能以单相状态存在,减少微电池数目从而提高钢的耐蚀性。如加入足够数量的Cr或Cr-Ni,使钢在室温下获得单相铁素体或单相奥氏体。
(4)加入Mo、Cu等元素,提高抗腐蚀的能力。
(5)加入Ti,Nb等元素,消除Cr的晶间偏析,从而减轻了晶间腐蚀倾向。
(6)加入Mn、N等元素,代替部分Ni获得单相奥氏体组织,同时能大大提高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。
不锈钢是不易生锈的.正因为它不易生锈,人们才把它称为不锈钢.
普通的不锈钢是往铁里掺18%左右的铬制成的,也就是说它是一种合金.此外还有往铁里掺合镍等制成的不锈钢.
不锈钢与铁相比之所以不易生锈,是因为用不锈钢制成薄板时,其表面会形成一层很结实的覆膜,将内部保护起来.这种覆膜是一种氧化物,其实也是一种”锈”,因而也可以说不锈钢是一种比铁还易於生”锈”的金属,但它生的”锈”恰恰起了保护膜的作用.与此类似的是铝.在铝的表面也能形成一层氧化覆膜,所以铝也不易生锈.不锈钢也好,铝也好,它们都有这样一层氧化膜保护着内部,因此在洗刷不锈钢制品或铝制品时,最好不要用去污染粉等用力擦拭表面,否则会破坏那层氧化膜.
所有金属都和大气中的氧气进行反应,在表面形成氧化膜。不幸的是,在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(例如,锌,镍和铬)进行电镀来保证碳钢表面,但是,正如人们所知道的那样,这种保护仅是一种薄膜。如果保护层被破坏,下面的钢便开始锈蚀。不锈钢的耐腐蚀性取决于铬,但是因为铬是钢的组成部分之一,所以保护方法不尽相同。在铬的添加量达到11.7%以上时,钢的耐大气腐蚀性能显著增加,但铬含量更高时,尽管仍可提高耐腐蚀性,但不明显。原因是用铬对钢进行合金化处理时,把表面氧化物的类型改变成了类似于纯铬金属上形成的表面氧化物。这种紧密粘附的富铬氧化物保护表面,防止进一步地氧化。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。而且,如果损坏了表层,所暴露出的钢表面会和大气反应进行自我修理,重新形成这种氧化物"钝化膜",继续起保护作用。因此,所有的不锈钢元素都具有一种共同的特性,即铬含量均在10.5%以上。