現代不銹鋼材料的特性分析

王珊　開凱

摘 要：隨著經濟社會的發展，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，而在各個生產領域獲得了廣泛的應用。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。

關鍵詞：不銹鋼材料；結構性能；材料特點

中圖分類號：TM271 文獻標志碼：A

隨著科學技術的發展，不銹鋼材料以其抗腐蝕、耐高溫、高強度的優良性能，被大量的應用于建筑、交通等行業領域，并獲得了人們越來越多的認可。而且在自動化及家電產業中也得到了一定的應用，可以說不銹鋼已深入到我們的日常生活當中。隨著我國經濟的飛速發展，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注，本文對不銹鋼材料的耐蝕機理、應用特點等進行分析，以期為人們更加科學、合理的使用不銹鋼提供參考。

1 不銹鋼材料的耐蝕機理

與碳鋼類似，當與空氣發生接觸時不銹鋼也會發生銹蝕。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，會在材料外部生成一層保護膜，該過程也被稱之為鈍化。研究發現，鈍化可大大降低部分金屬或合金的化學活性，進而有效的減緩金屬腐蝕的速度。鈍化的發生，既可以是自發的（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），也可以是經過工業技術處理的（比如，使用鈍化劑對材料進行鈍化處理）。一般來說，生成的鈍化膜屬于金屬的氧化物，并以較為獨立的形式存在，能夠將金屬材料與腐蝕介質進行隔離，避免了材料的進一步腐蝕，從而起到耐腐蝕的作用。

如果對不銹鋼進行切割處理，或者由于意外情況發生損傷、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膜，再次覆蓋破損的表面，使得不銹鋼不會發生“銹蝕”。而且，Cr形成的保護膜是非常薄的，肉眼很難察覺到它的存在，因此金屬仍會表現的光亮如新。實踐表明，要想提高材料的耐腐蝕能力，在其中需要加入一定數量的Cr來形成保護膜，起到可靠的保護作用。Cr數量越多，材料的耐腐蝕性能越突出。

研究還發現，加入適當的稀土元素能夠在一定程度上改善其耐高溫能力。此外，鈍化膜與金屬材料的熱膨脹性能有所區別，這就有可能對膜的穩定性造成影響，尤其是工作在不斷進行加熱的環境下，膜的膨脹系數比較低，這時候如果金屬材料的膨脹系數較高，就會引發較大的膨脹，當溫度急劇下降，材料發生收縮時，膜就會脫落或損壞。受益于鐵素體低的熱膨脹系數，對于某些需要不斷進行加熱的工作環境，鐵素體的保護膜比較穩定，不會輕易出現脫落或損壞，也就不會出現新的氧化反應。

因此，在加熱設備、燃燒設備等設施中，鐵素體鋼有著一定的應用優勢。因為鈍化膜需要氧來完成自主修復，如果處在低氧環境、或是流通性較差的環境，不銹鋼的耐蝕特性會受到影響。比如，在海水中，保護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

不銹鋼材料具有以下特點：耐用性好、維護成本低、使用周期長等，即便不再使用還可以進行回收，統計數據表明，超過六成的不銹鋼材料是由廢料回收得來的。不銹鋼在應用過程中，主要表現出的優點如下：

（1）具有較強的抗腐蝕性。

（2）外形美觀。

（3）耐熱耐高溫。

（4）整體使用成本低。

（5）可回收。

（6）生產制造工藝簡單。

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

當前，有關不銹鋼的耐腐蝕性能否進一步得到增強，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Fe，這就避免了材料表面的氧化反應，也就不會發生腐蝕。這可以通過將鋼材與氧化劑放到一起進行反應來實現，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處理創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角位置），都會造成腐蝕的產生。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蝕的敏感性。

3 現代不銹鋼材料的應用

3.1 不銹鋼材料性能優異

生產過程中對于材料的使用，其應當具有一定的機械性能和強度。同時，還應具有良好的可塑性，可用于支撐材料。不銹鋼恰恰具有上述性能，這就給相關產品的設計帶來了便利，同時，其優異的性能也使得材料的應用更加輕型化，使得產品的體積和重量更加可控，有助于材料的普及應用。經過不斷的研究與應用，不銹鋼的性能也獲得了穩步提升，為了使其與環境更加相容，對其加工制造工藝進行革新，有效的改善材料的抗氧化、耐高溫等特性，進一步凸顯了不銹鋼材料的應用價值。

3.2 軟磁材料方面應用

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

3.3 生活中的應用

除了工業生產，在人們的日常生活中，不銹鋼材料也獲得了很多的應用，極大的方便了人們的生活，其耐腐蝕、耐高溫、外形美觀的特點都符合人們對某些方面的需求，在人們的生活中承擔著越來越重要的作用。當前來說，不銹鋼材料已大量的應用于建筑工程、交通運輸、能源生產等眾多領域當中，并開始向著電器產品、車輛配件等方面拓展，逐漸成為人們生活中離不開的材料。可以說，不銹鋼材料已是衡量社會發展和技術進步的重要標志之一，通過對其性能優化的不斷研究，進一步拓展其應用范圍，從而能夠更好地為我們的社會服務。

結語

總的來說，現代不銹鋼材料以其耐腐蝕、耐高溫、可回收等特性，廣泛的應用于當前的生產生活中，在經濟社會的發展中起到了越來越重要的作用。隨著我國經濟的飛速發展，對不銹鋼的需求不斷增加，近年來，行業的研究人員對不銹鋼材料的結構、性能進行了不斷的創新研究，其應用性能不斷升級，應用環境不斷拓寬，為國民經濟的發展提供了重要的支持。

參考文獻

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