不锈钢耐腐蚀理论
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不锈钢耐腐蚀理论
不锈钢耐腐蚀理论：即入铬产生钝化现象的相关理论主要有两种，即成相膜理论和吸附理论。
1）成相膜理论 认为钝化的原因是在金属与合金表面形成一层起保护作用的保护膜。不锈钢加入铬后，由于铬的电极电势比铁更负，使之成为微电池新的阳极，在电化学反应作用下钢表面就会形成一层富铬的氧化膜。与铁松散的氧化膜不同，这种致密的、覆盖性良好的固体产物薄膜构成独立的固相，从而将钢表面与侵入的氧气化合物或酸性介质等机械地隔开，阻碍阳极过程进行，使金属的溶解速度大大降低，起到了耐腐蚀作用。能够使钢具有耐腐蚀性的钝化膜应满足：1.钝化膜必须将整个金属表面遮盖起来。2.钝化膜各处是均匀的，而且与金属本体结合很牢固。不锈钢表面形成的铬钝化膜很好的满足了上述条件要求，因此不锈钢就有了“不锈”的性能。
2）吸附理论 则认为薄膜的机械覆盖保护在金属钝化中并不起主要作用，钝化是由于金属表面或部分表面生成氧或含氧离子的吸附层，氧原子和金属最外侧的原子因化学吸附而结合，并使金属表面的化学结合力增加，从而改变了金属/溶液界面的结构，显著提高了阳极反应的活化能，因此金属和腐蚀介质的作用显著减小。也就是说，金属钝化是由于金属表面本身的反应能力降低，而不是膜的机械隔离作用。铬原子的电子排布为1s22s22p63s23p63d54s1，具有未充满的d 电子层，因此不锈钢中的铬倾向于吸附电子，它能和未配对的氧形成强的化学键，从而增强了耐蚀性。
不锈钢中铬形成的钝化膜极薄而透明，肉眼几乎看不到，所能看到的依然是银亮光泽的
金属表面，所以钝化膜对不锈钢材料的外观没有影响。这层膜阻止金属被进一步腐蚀，并且
还具有自我修复的能力，一旦遭到破坏，钢中的铬会与介质中的氧重新生成钝化膜，继续起
保护作用。
不锈钢中铬的最低含量各个国家标准不同，我国一般认为铬含量不应小于12%。实际上，
不锈钢耐蚀性对铬元素的含量要求，取决于腐蚀介质的种类、浓度、温度、压力、流动速度，
以及钢中除铬以外的其它元素等众多因素。
不锈钢成分对铬含量影响最大的是碳，碳是构成不锈钢的主要元素之一。因为碳与铬能
形成碳化物，这会占用不锈钢的一部分铬。对于CrmCn 这种碳化物来说，不锈钢中的碳要与
52m/12n 倍碳量的铬结合成碳化物。也就是说不锈钢中含碳量越多，形成碳化物所需要的铬
也越多，当钢中总铬量一定时，能够形成钝化膜的铬就会减少，钢的耐蚀性必然降低。同时，
如前所述，碳是形成微电池阴极的材料，碳的增多会造成微电池组的增多从而降低耐蚀性。
因此碳虽然可以使钢材具有较高的强度，但这和其耐蚀性是相互矛盾的。为了有效确保不锈
钢的耐蚀性，可以根据需要适当提高含铬量。除此之外，还可以在不锈钢中加入比铬和碳亲
和力更大的元素，比如钛或铌。由于合金元素与碳的亲和力大小按Fe、Mn、Cr、Mo、W、Nb、
V、Zr、Ti 的排列顺序增加，因此加入钛或铌时，它们会和不锈钢中的碳结合，释放出铬，
可以提高不锈钢的耐蚀性。
总的来说，目前工业中获得应用的不锈钢的含碳量都是比较低的，大多数不锈钢的含碳
量在0.1%-0.4%之间，耐酸钢则以含碳0.1%-0.2%的居多。毕竟在大多数使用条件下，不锈
钢总是以耐腐蚀为主要目的的。
在提高不锈钢耐蚀性方面，除了铬在其中起着决定性作用外，其他某些合金元素也会增
强不锈钢的耐蚀性，比如镍。Ni2+/Ni 的标准电极电势为-0.2363V，铁镍合金的电极电势随
着镍的增加而增加，因此镍在合金中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性有
所增加。这样的耐蚀作用，无论是对于氧化性介质还是还原性介质，都是有效的。但铁镍合
金仅从热力学上并不能完全有效地抑制锈蚀，因此镍常常与铬同时存在于不锈钢中。这种组
合，是铬的优良的钝化性能同镍对还原性介质一定的耐蚀性相配合，使不锈钢具有更高的耐
腐蚀性能。
另外，锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍的作用，钼和铜的添加也可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。
实际上，不锈钢的耐蚀性是不锈钢中各种成分相互作用的结果。总的来说，不锈钢在耐腐蚀性能方面比普通钢有了显著提高。在铬的钝化作用下，使其具有耐腐蚀性，同时不锈钢中常见的其他成分如镍、锰、氮、钼、铜等元素也对提高其耐蚀性具有一定影响。
最后需要说明，不锈钢的“不锈”是相对的，耐腐蚀是相对于普通钢而言。不锈钢不容易生锈，但不是绝对不生锈，只是在相同条件和环境中，较普通钢而言不容易腐蚀生锈。若不锈钢表面微小“锈孔”迅猛增加而来不及形成钝化膜，也会造成不锈钢受到大规模腐蚀。
因此，防止制造品之间相互碰撞，避免其长时间接触酸碱盐等介质，这些防止普通钢生锈的
方法也同样适用于不锈钢。
其 他 回 答: (共3条)
1楼
不锈钢耐腐蚀理论
普通碳钢与大气中氧，在金属表面形成过氧化膜，然后继续进行氧化，使锈蚀不断扩大，形成“千层糕”式的腐蚀物，直至烂穿。不锈钢的不锈性与钢中铬含量有光。钢中铬含量达到12%时，与大气接触，在不锈钢表面产生一层钝化膜（Cr2O3），它是致密的富铬氧化物，有效地保护着不锈钢表面，特别是能防止进一步再氧化。这种氧化膜极薄（只有几个微米），头各国它可以看到钢表面的自然光泽，使不惜刚既有独特的表面。若表面钝化膜一旦被破坏，钢中的铬与大气中的氧心生成钝化膜，继续起保护作用
不锈钢遇到特殊环境，也会出现某些局部腐蚀，如孔蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀等。为了克服这些腐蚀，在钢中分别加入了钼、氮、钛或铌等元素，并研制出了低碳、超低碳、双相不锈钢等新品种，提高不锈钢的耐腐性
2楼
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10．5％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。
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