不锈钢是指以不锈性和耐蚀性為(wèi)主要特性，铬含量至少為(wèi)10.5%、碳含量最大不超过1.2%的钢。腐蚀是机械零件受周围介质的化學(xué)和電(diàn)化學(xué)作用(yòng)而失效的主要原因。一般的碳钢和合金钢在腐蚀介质的作用(yòng)下,金属表面会形成氧化膜,就是人们常说的生锈。氧化膜不能(néng)阻止金属和腐蚀介质的接触,氧化继续进行,锈蚀不断扩大,致使机械零件继续生锈、腐蚀,直至完全失效。
不锈钢是在普通低碳钢和低合金钢的基础上添加一定量的铬元素冶炼而成的,其不锈性与钢中的铬含量有(yǒu)关。当钢中的铬含量超过10.5%时,钢再与大气接触时,其表面会生成一层致密的、不易脱落的氧化膜,称作钝化膜(Cr2O3)。这层致密的富铬氧化膜可(kě)以隔离金属与外界腐蚀介质的接触,从而有(yǒu)效地保护了不锈钢表面。这层氧化膜极薄,只有(yǒu)几微米,像是披上一层透明的外衣。透过它可(kě)以看到依然是银白色的金属表面,使不锈钢具有(yǒu)了独特的表面。当表面钝化膜一旦遭到破坏,钢中的铬会与腐蚀介质中的氧发生反应重新(xīn)生成钝化膜,继续起保护作用(yòng)。不锈钢表面钝化膜的成分(fēn)、形态及结构越均匀,钢的不锈性和耐蚀性就越好。
不锈钢的耐蚀性,主要取决于不锈钢中铬元素的含量和组织结构,但也与腐蚀介质的种类、温度、浓度、压力、流动速度以及钢中其他(tā)合金元素的含量等因素有(yǒu)关。不锈钢遇到特殊环境,也会出现局部腐蚀,如点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀和電(diàn)偶腐蚀等。為(wèi)了使不锈钢克服这些腐蚀,提高其耐蚀性,同时也為(wèi)了使不锈钢具有(yǒu)良好的力學(xué)性能(néng)、工艺性能(néng)和其他(tā)性能(néng),根据不同的要求,在钢中除了添加较高含量的铬元素以外,还应分(fēn)别加人镍、钼、锰、氮、钛、铌等合金元素。这样,不仅可(kě)以改变钝化膜的化學(xué)组成,提高它在苛刻腐蚀介质中的耐蚀性,而且也可(kě)以使不锈钢具有(yǒu)足够的强度、韧性、塑性和耐磨性,以及良好的工艺性能(néng),如可(kě)锻性、焊接性、切削加工性和压力加工成形性等。
了解金属的腐蚀特点及提高不锈钢的耐蚀性是很(hěn)重要的。因為(wèi)金属的腐蚀是有(yǒu)害的,它会给國(guó)民(mín)经济造成巨大的损失。钢生锈及高温下的氧化,石油管道、化工设备、机械设备和船舶壳體(tǐ)的损坏都是与腐蚀有(yǒu)关的。据不完全统计,全世界因腐蚀而损坏的金属制品约占当年钢产量的10％。因此采取措施，更广泛地应用(yòng)不锈钢代替普通钢，并提高不锈钢的耐蚀性对國(guó)民(mín)经济的发展有(yǒu)着十分(fēn)重要的意义。
耐热钢是在高温条件下具有(yǒu)良好的化學(xué)稳定性或较高强度的钢。过去，我國(guó)标准将不锈钢同耐热钢分(fēn)开，并分(fēn)别有(yǒu)各自的國(guó)家标准。在新(xīn)的國(guó)家标准GB／T20878-2007《不锈钢和耐热钢 牌号及化學(xué)成分(fēn)》中，把这两类钢结合在一起，因此本书也将把这两类钢一起介绍。重点介绍不锈钢的特性及应用(yòng)，并适当介绍一些传统不锈钢和一些新(xīn)研制的未纳入新(xīn)的國(guó)家标准的不锈钢，同时也介绍一些不锈耐热钢的性能(néng)及应用(yòng)。
