現(xiàn)代不銹鋼材料的特性分析

王珊　開凱

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，人們對各種高性能材料的需求越來越大。不銹鋼材料就是以其特殊的耐腐蝕、耐高溫特性，而在各個生產(chǎn)領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。近年來，不銹鋼材料的性能不斷升級，已成為我們生活中不可或缺的一部分。本文就現(xiàn)代不銹鋼材料的特性展開分析，希望為不銹鋼材料的深入研究提供一定參考。

關(guān)鍵詞：不銹鋼材料；結(jié)構(gòu)性能；材料特點(diǎn)

中圖分類號：TM271 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不銹鋼材料以其抗腐蝕、耐高溫、高強(qiáng)度的優(yōu)良性能，被大量的應(yīng)用于建筑、交通等行業(yè)領(lǐng)域，并獲得了人們越來越多的認(rèn)可。而且在自動化及家電產(chǎn)業(yè)中也得到了一定的應(yīng)用，可以說不銹鋼已深入到我們的日常生活當(dāng)中。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對不銹鋼的需求不斷增加，對其各種性能也給予越來越多的關(guān)注，本文對不銹鋼材料的耐蝕機(jī)理、應(yīng)用特點(diǎn)等進(jìn)行分析，以期為人們更加科學(xué)、合理的使用不銹鋼提供參考。

1 不銹鋼材料的耐蝕機(jī)理

與碳鋼類似，當(dāng)與空氣發(fā)生接觸時不銹鋼也會發(fā)生銹蝕。不同之處在于，不銹鋼中存在一定量的鉻（Cr）元素，通過氧化反應(yīng)，會在材料外部生成一層保護(hù)膜，該過程也被稱之為鈍化。研究發(fā)現(xiàn)，鈍化可大大降低部分金屬或合金的化學(xué)活性，進(jìn)而有效的減緩金屬腐蝕的速度。鈍化的發(fā)生，既可以是自發(fā)的（比如，在材料表面形成一層難侵蝕的化合物，也就是氧化物膜），也可以是經(jīng)過工業(yè)技術(shù)處理的（比如，使用鈍化劑對材料進(jìn)行鈍化處理）。一般來說，生成的鈍化膜屬于金屬的氧化物，并以較為獨(dú)立的形式存在，能夠?qū)⒔饘俨牧吓c腐蝕介質(zhì)進(jìn)行隔離，避免了材料的進(jìn)一步腐蝕，從而起到耐腐蝕的作用。

如果對不銹鋼進(jìn)行切割處理，或者由于意外情況發(fā)生損傷、破壞，鈍化膜就會受到影響，但與空氣或水接觸后還會很快的形成新的保護(hù)膜，再次覆蓋破損的表面，使得不銹鋼不會發(fā)生“銹蝕”。而且，Cr形成的保護(hù)膜是非常薄的，肉眼很難察覺到它的存在，因此金屬仍會表現(xiàn)的光亮如新。實(shí)踐表明，要想提高材料的耐腐蝕能力，在其中需要加入一定數(shù)量的Cr來形成保護(hù)膜，起到可靠的保護(hù)作用。Cr數(shù)量越多，材料的耐腐蝕性能越突出。

研究還發(fā)現(xiàn)，加入適當(dāng)?shù)南⊥猎啬軌蛟谝欢ǔ潭壬细纳破淠透邷啬芰Α４送?，鈍化膜與金屬材料的熱膨脹性能有所區(qū)別，這就有可能對膜的穩(wěn)定性造成影響，尤其是工作在不斷進(jìn)行加熱的環(huán)境下，膜的膨脹系數(shù)比較低，這時候如果金屬材料的膨脹系數(shù)較高，就會引發(fā)較大的膨脹，當(dāng)溫度急劇下降，材料發(fā)生收縮時，膜就會脫落或損壞。受益于鐵素體低的熱膨脹系數(shù)，對于某些需要不斷進(jìn)行加熱的工作環(huán)境，鐵素體的保護(hù)膜比較穩(wěn)定，不會輕易出現(xiàn)脫落或損壞，也就不會出現(xiàn)新的氧化反應(yīng)。

因此，在加熱設(shè)備、燃燒設(shè)備等設(shè)施中，鐵素體鋼有著一定的應(yīng)用優(yōu)勢。因?yàn)殁g化膜需要氧來完成自主修復(fù)，如果處在低氧環(huán)境、或是流通性較差的環(huán)境，不銹鋼的耐蝕特性會受到影響。比如，在海水中，保護(hù)膜受到侵襲和損壞的速度就比較快，因此腐蝕效果較為明顯。

2 不銹鋼材料的特點(diǎn)

不銹鋼材料具有以下特點(diǎn)：耐用性好、維護(hù)成本低、使用周期長等，即便不再使用還可以進(jìn)行回收，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，超過六成的不銹鋼材料是由廢料回收得來的。不銹鋼在應(yīng)用過程中，主要表現(xiàn)出的優(yōu)點(diǎn)如下：

（1）具有較強(qiáng)的抗腐蝕性。

（2）外形美觀。

（3）耐熱耐高溫。

（4）整體使用成本低。

（5）可回收。

（6）生產(chǎn)制造工藝簡單。

對于不銹鋼的使用，無需再進(jìn)行噴涂或鍍鋅處理，而且不銹鋼所具有的耐蝕性特點(diǎn)使其擁有了更長的運(yùn)行周期、更低的維護(hù)成本、更加簡潔的外觀等。大部分不銹鋼在使用過程中，都是不需要維護(hù)的，但也不是說不用做任何的保養(yǎng)，在特定情況下，還是要進(jìn)行少量的維護(hù)的（比如，清理沉積物），以進(jìn)一步延長材料的使用壽命。要想確保不銹鋼材料在其整個運(yùn)行周期都能保持完整、無腐蝕，采取合適的維護(hù)措施還是有必要的，比如定期清理材料表面。如果保養(yǎng)策略存在問題，有可能引發(fā)鋼材的銹蝕。

當(dāng)前，有關(guān)不銹鋼的耐腐蝕性能否進(jìn)一步得到增強(qiáng)，還存在一定的爭議。從原理上來看，鈍化即是清除掉材料表面附著的自由態(tài)Fe，這就避免了材料表面的氧化反應(yīng)，也就不會發(fā)生腐蝕。這可以通過將鋼材與氧化劑放到一起進(jìn)行反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，比如氮酸溶劑。鈍化并不會對鋼材鈍化膜的厚薄程度造成影響，它只是清除了上部自由態(tài)的鐵以及附著在表面的污物。或者說，鈍化的一個重要意義是為材料的后續(xù)處理創(chuàng)造了一個潔凈的條件，比如熱處理、電鍍等。另一方面，如果材料表面還剩余了未被清除干凈的氧化劑等（如有時在配件的狹小連接處或者轉(zhuǎn)角位置），都會造成腐蝕的產(chǎn)生。有研究指出，減少表面顆粒的腐蝕并不會影響到材料對于點(diǎn)蝕的敏感性。

3 現(xiàn)代不銹鋼材料的應(yīng)用

3.1 不銹鋼材料性能優(yōu)異

生產(chǎn)過程中對于材料的使用，其應(yīng)當(dāng)具有一定的機(jī)械性能和強(qiáng)度。同時，還應(yīng)具有良好的可塑性，可用于支撐材料。不銹鋼恰恰具有上述性能，這就給相關(guān)產(chǎn)品的設(shè)計帶來了便利，同時，其優(yōu)異的性能也使得材料的應(yīng)用更加輕型化，使得產(chǎn)品的體積和重量更加可控，有助于材料的普及應(yīng)用。經(jīng)過不斷的研究與應(yīng)用，不銹鋼的性能也獲得了穩(wěn)步提升，為了使其與環(huán)境更加相容，對其加工制造工藝進(jìn)行革新，有效的改善材料的抗氧化、耐高溫等特性，進(jìn)一步凸顯了不銹鋼材料的應(yīng)用價值。

3.2 軟磁材料方面應(yīng)用

隨著不銹鋼材料的廣泛應(yīng)用，在自動化及信息化領(lǐng)域也有所涉及，特別是軟磁材料方面的應(yīng)用。軟磁材料，多用于直流、低頻的工作環(huán)境，常用的有純鐵和硅鋼材料，在使用前需進(jìn)行防銹工藝的處理，以避免銹蝕的發(fā)生，但是材料處理過程必然會造成一定的污染。因此，將不銹鋼材料應(yīng)用于軟磁材料中成為人們關(guān)注的重點(diǎn)，所用材料不僅具有較強(qiáng)的軟磁性能，還能夠耐腐蝕，這種材料必將具有廣闊的發(fā)展前景。

3.3 生活中的應(yīng)用

除了工業(yè)生產(chǎn)，在人們的日常生活中，不銹鋼材料也獲得了很多的應(yīng)用，極大的方便了人們的生活，其耐腐蝕、耐高溫、外形美觀的特點(diǎn)都符合人們對某些方面的需求，在人們的生活中承擔(dān)著越來越重要的作用。當(dāng)前來說，不銹鋼材料已大量的應(yīng)用于建筑工程、交通運(yùn)輸、能源生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域當(dāng)中，并開始向著電器產(chǎn)品、車輛配件等方面拓展，逐漸成為人們生活中離不開的材料?？梢哉f，不銹鋼材料已是衡量社會發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志之一，通過對其性能優(yōu)化的不斷研究，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用范圍，從而能夠更好地為我們的社會服務(wù)。

結(jié)語

總的來說，現(xiàn)代不銹鋼材料以其耐腐蝕、耐高溫、可回收等特性，廣泛的應(yīng)用于當(dāng)前的生產(chǎn)生活中，在經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展中起到了越來越重要的作用。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對不銹鋼的需求不斷增加，近年來，行業(yè)的研究人員對不銹鋼材料的結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了不斷的創(chuàng)新研究，其應(yīng)用性能不斷升級，應(yīng)用環(huán)境不斷拓寬，為國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了重要的支持。

參考文獻(xiàn)

[1]王磊，胡軍，鄭茂盛，等.氯離子對典型不銹鋼材料腐蝕的EIS分析[J].化工機(jī)械，2014，41（1）：51-55.

[2]楊成博，胡鷹，楊波，等.不銹鋼材料的高溫性能與本構(gòu)關(guān)系[J]. 土木建筑與環(huán)境工程，2015（s2）：103-109.

[3]張智敏.淺析不銹鋼材料的加工[J].科技與企業(yè)，2014（5）：271.