现代不锈钢材料的特性分析

王珊　开凯

摘 要：随着经济社会的发展，人们对各种高性能材料的需求越来越大。不锈钢材料就是以其特殊的耐腐蚀、耐高温特性，而在各个生产领域获得了广泛的应用。近年来，不锈钢材料的性能不断升级，已成为我们生活中不可或缺的一部分。本文就现代不锈钢材料的特性展开分析，希望为不锈钢材料的深入研究提供一定参考。

关键词：不锈钢材料；结构性能；材料特点

中图分类号：TM271 文献标志码：A

随着科学技术的发展，不锈钢材料以其抗腐蚀、耐高温、高强度的优良性能，被大量的应用于建筑、交通等行业领域，并获得了人们越来越多的认可。而且在自动化及家电产业中也得到了一定的应用，可以说不锈钢已深入到我们的日常生活当中。随着我国经济的飞速发展，对不锈钢的需求不断增加，对其各种性能也给予越来越多的关注，本文对不锈钢材料的耐蚀机理、应用特点等进行分析，以期为人们更加科学、合理的使用不锈钢提供参考。

1 不锈钢材料的耐蚀机理

与碳钢类似，当与空气发生接触时不锈钢也会发生锈蚀。不同之处在于，不锈钢中存在一定量的铬（Cr）元素，通过氧化反应，会在材料外部生成一层保护膜，该过程也被称之为钝化。研究发现，钝化可大大降低部分金属或合金的化学活性，进而有效的减缓金属腐蚀的速度。钝化的发生，既可以是自发的（比如，在材料表面形成一层难侵蚀的化合物，也就是氧化物膜），也可以是经过工业技术处理的（比如，使用钝化剂对材料进行钝化处理）。一般来说，生成的钝化膜属于金属的氧化物，并以较为独立的形式存在，能够将金属材料与腐蚀介质进行隔离，避免了材料的进一步腐蚀，从而起到耐腐蚀的作用。

如果对不锈钢进行切割处理，或者由于意外情况发生损伤、破坏，钝化膜就会受到影响，但与空气或水接触后还会很快的形成新的保护膜，再次覆盖破损的表面，使得不锈钢不会发生“锈蚀”。而且，Cr形成的保护膜是非常薄的，肉眼很难察觉到它的存在，因此金属仍会表现的光亮如新。实践表明，要想提高材料的耐腐蚀能力，在其中需要加入一定数量的Cr来形成保护膜，起到可靠的保护作用。Cr数量越多，材料的耐腐蚀性能越突出。

研究还发现，加入适当的稀土元素能够在一定程度上改善其耐高温能力。此外，钝化膜与金属材料的热膨胀性能有所区别，这就有可能对膜的稳定性造成影响，尤其是工作在不断进行加热的环境下，膜的膨胀系数比较低，这时候如果金属材料的膨胀系数较高，就会引发较大的膨胀，当温度急剧下降，材料发生收缩时，膜就会脱落或损坏。受益于铁素体低的热膨胀系数，对于某些需要不断进行加热的工作环境，铁素体的保护膜比较稳定，不会轻易出现脱落或损坏，也就不会出现新的氧化反应。

因此，在加热设备、燃烧设备等设施中，铁素体钢有着一定的应用优势。因为钝化膜需要氧来完成自主修复，如果处在低氧环境、或是流通性较差的环境，不锈钢的耐蚀特性会受到影响。比如，在海水中，保护膜受到侵袭和损坏的速度就比较快，因此腐蚀效果较为明显。

2 不锈钢材料的特点

不锈钢材料具有以下特点：耐用性好、维护成本低、使用周期长等，即便不再使用还可以进行回收，统计数据表明，超过六成的不锈钢材料是由废料回收得来的。不锈钢在应用过程中，主要表现出的优点如下：

（1）具有较强的抗腐蚀性。

（2）外形美观。

（3）耐热耐高温。

（4）整体使用成本低。

（5）可回收。

（6）生产制造工艺简单。

对于不锈钢的使用，无需再进行喷涂或镀锌处理，而且不锈钢所具有的耐蚀性特点使其拥有了更长的运行周期、更低的维护成本、更加简洁的外观等。大部分不锈钢在使用过程中，都是不需要维护的，但也不是说不用做任何的保养，在特定情况下，还是要进行少量的维护的（比如，清理沉积物），以进一步延长材料的使用寿命。要想确保不锈钢材料在其整个运行周期都能保持完整、無腐蚀，采取合适的维护措施还是有必要的，比如定期清理材料表面。如果保养策略存在问题，有可能引发钢材的锈蚀。

当前，有关不锈钢的耐腐蚀性能否进一步得到增强，还存在一定的争议。从原理上来看，钝化即是清除掉材料表面附着的自由态Fe，这就避免了材料表面的氧化反应，也就不会发生腐蚀。这可以通过将钢材与氧化剂放到一起进行反应来实现，比如氮酸溶剂。钝化并不会对钢材钝化膜的厚薄程度造成影响，它只是清除了上部自由态的铁以及附着在表面的污物。或者说，钝化的一个重要意义是为材料的后续处理创造了一个洁净的条件，比如热处理、电镀等。另一方面，如果材料表面还剩余了未被清除干净的氧化剂等（如有时在配件的狭小连接处或者转角位置），都会造成腐蚀的产生。有研究指出，减少表面颗粒的腐蚀并不会影响到材料对于点蚀的敏感性。

3 现代不锈钢材料的应用

3.1 不锈钢材料性能优异

生产过程中对于材料的使用，其应当具有一定的机械性能和强度。同时，还应具有良好的可塑性，可用于支撑材料。不锈钢恰恰具有上述性能，这就给相关产品的设计带来了便利，同时，其优异的性能也使得材料的应用更加轻型化，使得产品的体积和重量更加可控，有助于材料的普及应用。经过不断的研究与应用，不锈钢的性能也获得了稳步提升，为了使其与环境更加相容，对其加工制造工艺进行革新，有效的改善材料的抗氧化、耐高温等特性，进一步凸显了不锈钢材料的应用价值。

3.2 软磁材料方面应用

随着不锈钢材料的广泛应用，在自动化及信息化领域也有所涉及，特别是软磁材料方面的应用。软磁材料，多用于直流、低频的工作环境，常用的有纯铁和硅钢材料，在使用前需进行防锈工艺的处理，以避免锈蚀的发生，但是材料处理过程必然会造成一定的污染。因此，将不锈钢材料应用于软磁材料中成为人们关注的重点，所用材料不仅具有较强的软磁性能，还能够耐腐蚀，这种材料必将具有广阔的发展前景。

3.3 生活中的应用

除了工业生产，在人们的日常生活中，不锈钢材料也获得了很多的应用，极大的方便了人们的生活，其耐腐蚀、耐高温、外形美观的特点都符合人们对某些方面的需求，在人们的生活中承担着越来越重要的作用。当前来说，不锈钢材料已大量的应用于建筑工程、交通运输、能源生产等众多领域当中，并开始向着电器产品、车辆配件等方面拓展，逐渐成为人们生活中离不开的材料。可以说，不锈钢材料已是衡量社会发展和技术进步的重要标志之一，通过对其性能优化的不断研究，进一步拓展其应用范围，从而能够更好地为我们的社会服务。

结语

总的来说，现代不锈钢材料以其耐腐蚀、耐高温、可回收等特性，广泛的应用于当前的生产生活中，在经济社会的发展中起到了越来越重要的作用。随着我国经济的飞速发展，对不锈钢的需求不断增加，近年来，行业的研究人员对不锈钢材料的结构、性能进行了不断的创新研究，其应用性能不断升级，应用环境不断拓宽，为国民经济的发展提供了重要的支持。

参考文献

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