不銹鋼應(yīng)指在空氣中或接近中性的介質(zhì)中不產(chǎn)生銹蝕的鋼;耐蝕鋼應(yīng)指在一些含有化學(xué)腐蝕介質(zhì)，如酸、堿、鹽及其溶液、海水和一些腐蝕性氣體中能夠不產(chǎn)生或少產(chǎn)生腐蝕的鋼;耐熱鋼應(yīng)指在較高溫度環(huán)境中能夠抗氧化、抗蠕變的鋼。當(dāng)然，一般的耐蝕鋼和耐熱鋼都具有不銹的特性。習(xí)慣上，又常把不銹鋼和耐蝕鋼簡(jiǎn)稱(chēng)為不銹鋼。
一、不銹鋼的定義及界定范圍
根據(jù)我國(guó)鋼的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，鋼的定義為:“以鐵(Fe)為主要元素，含碳(C)量一般在2%以下，并含有其他元素的材料”。按該標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)鋼以主要性能及使用特性分類(lèi)，將不銹鋼、耐蝕鋼、抗氧化鋼和耐熱鋼歸屬為一類(lèi)，統(tǒng)稱(chēng)“不銹、耐蝕和耐熱鋼”，但是，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)，它們是有區(qū)別的。
在本書(shū)中，為便于說(shuō)明問(wèn)題和考慮習(xí)慣，將不銹鋼界定為:含適當(dāng)?shù)奶迹t(Cr) 12%以上，或還含有其他合金元素、能在含有腐蝕介質(zhì)的液體或氣體中具有抵抗腐蝕能力的鐵基合金。
二、不銹鋼的耐腐蝕機(jī)制
不銹鋼的不銹性和耐腐蝕性是指其對(duì)遭受周?chē)h(huán)境腐蝕的抵抗能力，或者說(shuō)其對(duì)腐蝕產(chǎn)生的遲鈍程度，簡(jiǎn)稱(chēng)鈍化。關(guān)于不銹鋼鈍化現(xiàn)象的解釋有很多理論，比如，從化學(xué)理論解釋?zhuān)J(rèn)為不銹鋼所以耐腐蝕，是因?yàn)槠湓谂c介質(zhì)作用時(shí)，表面會(huì)有一層以Cr2?O3為主的薄膜，即鈍化膜，這層膜的特點(diǎn)是很薄，在鉻含量大于10.5%的條件下，一般只有幾微米;這個(gè)膜的比重大于金屬基體比重，說(shuō)明膜很致密，因此，這層膜很難被腐蝕介質(zhì)擊穿，從而有效地保護(hù)金屬基體不被腐蝕。再比如電子理論說(shuō)，認(rèn)為金屬的鈍性狀態(tài)與未填滿的電子層有關(guān)，在鐵鉻合金的不銹鋼中，由于鉻力求吸收電子，使鐵(Fe)原子失去電子而被鈍化了。還有的學(xué)者認(rèn)為，當(dāng)鐵鉻合金固溶體中的含鉻量達(dá)到1/8(即12.5%)時(shí)，其電極電位可由－0.56V躍增至+ 0.2V，這個(gè)電極電位的提高，使金屬在電解液中更穩(wěn)定了，即不易被腐蝕了。
上述理論都是以鉻的作用為依托的。實(shí)際上，由于材料所處環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性，在某些條件下還需添加其他合金元素，以提高和鞏固材料的耐腐蝕性，如加入鉬(Mo)元素，會(huì)使腐蝕產(chǎn)物MoO2－靠近基體而促進(jìn)基體鈍化;加入銅(Cu)元素，使不銹鋼表面鈍化膜中含有CuO，其與腐蝕介質(zhì)不發(fā)生作用，從而提高材料的耐腐蝕性;加入氮(N)元素，會(huì)因鈍化膜中富集Cr2?N，使鈍化膜中的鉻濃度提高，而提高材料的耐腐蝕性。
需要指出的是，不銹鋼的耐腐蝕性是有條件的。介質(zhì)種類(lèi)、濃度、溫度、壓力、流速等各方面因素的差異對(duì)不銹鋼產(chǎn)生的腐蝕效果是不同的，所以，不銹鋼的不銹是相對(duì)的，不是絕對(duì)的、萬(wàn)能的。這一點(diǎn)務(wù)必引起我們的注意。
三、不銹鋼的開(kāi)發(fā)與發(fā)展
現(xiàn)在，不銹鋼作為重要材料被人們重視，但是，至今不銹鋼才有不足百年的歷史。較早的是英國(guó)Brearley于1931年的報(bào)道，含碳量為0.4%的鋼當(dāng)含9%～16%的鉻時(shí)，具有良好的抗腐蝕性能。這可能就是最早的不銹鋼。相繼，德國(guó)Strauss和Maurer等人通過(guò)研究指出:含足夠量鉻和鎳(Ni)的鋼有抗氧化和耐酸的作用。1917—1918年，法國(guó)根據(jù)Chevenard的研究成果，生產(chǎn)了含鉻10%～15%，含鎳20%～40%的專(zhuān)用鋼。在此期間，美國(guó)也對(duì)含鉻鋼的耐腐蝕性進(jìn)行了研究并推廣使用含鉻不銹鋼。這些都是我們目前所熟知的鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼和奧氏體不銹鋼的前期成就。
在不銹鋼的使用中，人們逐漸感覺(jué)到了不足。奧氏體不銹鋼耐腐蝕性好，但強(qiáng)度較低，不能通過(guò)熱處理調(diào)整強(qiáng)度，所以，不適合有較高強(qiáng)度要求的零件的使用。而馬氏體不銹鋼雖可通過(guò)熱處理方法調(diào)整性能，保證具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，但其耐腐蝕性稍差，因而在應(yīng)用上受到限制。因此，逐漸開(kāi)發(fā)了既具有較好耐腐蝕性，又可通過(guò)熱處理方法調(diào)整機(jī)械性能的沉淀硬化不銹鋼。
隨著不銹鋼應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，以及在某些介質(zhì)中的構(gòu)件由于不均勻的局部腐蝕而發(fā)生應(yīng)力腐蝕破裂事故的增多，引起了科學(xué)家的注意，并研制開(kāi)發(fā)了新型不銹鋼鋼種，即具有鐵素體和奧氏體兩種相組成的雙相不銹鋼。
經(jīng)過(guò)近百年的發(fā)展，已使不銹鋼具有鐵素體系、馬氏體系、奧氏體系、沉淀硬化系和鐵素體－奧氏體系(雙相不銹鋼系)等五大系列、眾多品種的鋼鐵材料，并在鋼鐵世界里占有重要的地位。
