不銹鋼是指以不銹性和耐蝕性為主要特性，鉻含量至少為10.5%、碳含量最大不超過1.2%的鋼。腐蝕是機(jī)械零件受周圍介質(zhì)的化學(xué)和電化學(xué)作用而失效的主要原因。一般的碳鋼和合金鋼在腐蝕介質(zhì)的作用下,金屬表面會(huì)形成氧化膜,就是人們常說的生銹。氧化膜不能阻止金屬和腐蝕介質(zhì)的接觸,氧化繼續(xù)進(jìn)行,銹蝕不斷擴(kuò)大,致使機(jī)械零件繼續(xù)生銹、腐蝕,直至完全失效。
不銹鋼是在普通低碳鋼和低合金鋼的基礎(chǔ)上添加一定量的鉻元素冶煉而成的,其不銹性與鋼中的鉻含量有關(guān)。當(dāng)鋼中的鉻含量超過10.5%時(shí),鋼再與大氣接觸時(shí),其表面會(huì)生成一層致密的、不易脫落的氧化膜,稱作鈍化膜(Cr2O3)。這層致密的富鉻氧化膜可以隔離金屬與外界腐蝕介質(zhì)的接觸,從而有效地保護(hù)了不銹鋼表面。這層氧化膜極薄,只有幾微米,像是披上一層透明的外衣。透過它可以看到依然是銀白色的金屬表面,使不銹鋼具有了獨(dú)特的表面。當(dāng)表面鈍化膜一旦遭到破壞,鋼中的鉻會(huì)與腐蝕介質(zhì)中的氧發(fā)生反應(yīng)重新生成鈍化膜,繼續(xù)起保護(hù)作用。不銹鋼表面鈍化膜的成分、形態(tài)及結(jié)構(gòu)越均勻,鋼的不銹性和耐蝕性就越好。
不銹鋼的耐蝕性,主要取決于不銹鋼中鉻元素的含量和組織結(jié)構(gòu),但也與腐蝕介質(zhì)的種類、溫度、濃度、壓力、流動(dòng)速度以及鋼中其他合金元素的含量等因素有關(guān)。不銹鋼遇到特殊環(huán)境,也會(huì)出現(xiàn)局部腐蝕,如點(diǎn)腐蝕、晶間腐蝕、應(yīng)力腐蝕和電偶腐蝕等。為了使不銹鋼克服這些腐蝕,提高其耐蝕性,同時(shí)也為了使不銹鋼具有良好的力學(xué)性能、工藝性能和其他性能,根據(jù)不同的要求,在鋼中除了添加較高含量的鉻元素以外,還應(yīng)分別加人鎳、鉬、錳、氮、鈦、鈮等合金元素。這樣,不僅可以改變鈍化膜的化學(xué)組成,提高它在苛刻腐蝕介質(zhì)中的耐蝕性,而且也可以使不銹鋼具有足夠的強(qiáng)度、韌性、塑性和耐磨性,以及良好的工藝性能,如可鍛性、焊接性、切削加工性和壓力加工成形性等。
了解金屬的腐蝕特點(diǎn)及提高不銹鋼的耐蝕性是很重要的。因?yàn)榻饘俚母g是有害的,它會(huì)給國民經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。鋼生銹及高溫下的氧化,石油管道、化工設(shè)備、機(jī)械設(shè)備和船舶殼體的損壞都是與腐蝕有關(guān)的。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),全世界因腐蝕而損壞的金屬制品約占當(dāng)年鋼產(chǎn)量的10％。因此采取措施，更廣泛地應(yīng)用不銹鋼代替普通鋼，并提高不銹鋼的耐蝕性對(duì)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著十分重要的意義。
耐熱鋼是在高溫條件下具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性或較高強(qiáng)度的鋼。過去，我國標(biāo)準(zhǔn)將不銹鋼同耐熱鋼分開，并分別有各自的國家標(biāo)準(zhǔn)。在新的國家標(biāo)準(zhǔn)GB／T20878-2007《不銹鋼和耐熱鋼 牌號(hào)及化學(xué)成分》中，把這兩類鋼結(jié)合在一起，因此本書也將把這兩類鋼一起介紹。重點(diǎn)介紹不銹鋼的特性及應(yīng)用，并適當(dāng)介紹一些傳統(tǒng)不銹鋼和一些新研制的未納入新的國家標(biāo)準(zhǔn)的不銹鋼，同時(shí)也介紹一些不銹耐熱鋼的性能及應(yīng)用。
