不锈钢为什么不容易生锈?

文摘   2024-10-31 18:01   湖南  

一.不锈钢为什么不容易生锈?

说不锈钢之前,先说铁和钢,

铁和钢的区别主要在碳含量,铁通过对碳含量的提炼变成钢。含碳量在0.02%至2.11%之间即称钢;含碳量高的(一般2%以上的),就叫铁(又叫生铁)。

含碳量越高,就越硬,所以铁比刚硬,但是钢的韧性更好。

二.为什么铁容易生锈?

(铁生锈示例图)

图为铁片在潮湿空气中氧化生成铁锈,其过程化学反应方程式如下:

2Fe+O₂+2H₂O===2Fe(OH)₂

生成的Fe(OH)₂再与潮湿空气中的氧气发生反应生成Fe(OH)₃。

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O===4Fe(OH)₃

Fe(OH)₃性质不稳定,受热易分解,生成Fe₂O₃。

2Fe(OH)₃===Fe₂O₃+3H₂O

其中Fe₂O₃是铁锈的主要成份。

空气中存在大量的水分及氧气,铁和大气中的O2、H2O一起进行化学反应,在表面形成暗红色氧化膜Fe₂O₃,这就是我们经常看到的红色铁锈的原因。

三.不锈钢是怎么做到不生锈的?

钢的种类非常多,不锈钢只是其中一种,不锈钢又称“不锈耐酸钢”,钢之所以能不生锈,是因为炼制钢过程中加入一些金属杂质制成合金钢(比如加入金属铬Cr,金属镍Ni),它们会形成一层钝态薄膜的保护层隔绝生锈。

不锈钢之所以能够不生锈,是因为它含有【铬】。

通常铬的含量必须达到13~25%(重量比),才能改变钢表面被氧化的情况。

如果我们把一片刚切下的不锈钢板插入水中,不到一秒钟表面就会立刻形成一层铬的氧化物,这层氧化物可以减缓钢铁的氧化速率至少一万倍以上,以这个速率计算,要腐蚀一公分厚的钢板至少要一百万年以上。

四.不锈钢为什么也生锈?

当不锈钢管表面出现褐色锈斑(点)的时候,人们大感惊奇:认为“不锈钢是不生锈的,生锈就不是不锈钢了,可能是钢质出现了问题”。

其实,这是对不锈钢缺乏了解的一种片面的错误看法,不锈钢在一定的条件下也会生锈的。

不锈钢具有抵抗大气氧化的能力---即不锈性,同时也具有在含酸、碱、盐的介质中乃腐蚀的能力---即耐蚀性。但其抗腐蚀能力的大小是随其钢质本身化学组成、加互状态、使用条件及环境介质类型而改变的。

如304钢管,在干燥清洁的大气中,有绝对优良的抗锈蚀能力,但将它移到海滨地区,在含有大量盐份的海雾中,很快就会生锈了;而316钢管则表现良好。

因此,不是任何一种不锈钢,在任何环境下都能耐腐蚀,不生锈的。

不锈钢是靠其表面形成的一层极薄而坚固细密的稳定的富铬氧化膜(防护膜),防止氧原子的继续渗入、继续氧化,而获得抗锈蚀的能力。

一旦有某种原因,这种薄膜遭到了不断地破坏,空气或液体中氧原子就会不断渗入或金属中铁原子不断地析离出来,形成疏松的氧化铁,金属表面也就受到不断地锈蚀。

五.不锈钢生锈的原因

这种表面膜受到破坏的形式很多,日常生活中多见的有如下几种:

1.不锈钢表面存积着含有其他金属元素的粉尘或异类金属颗粒的附着物,在潮湿的空气中,附着物与不锈钢间的冷凝水,将二者连成一个微电池,引发了电化学反应,保护膜受到破坏,称之谓电化学腐蚀。

2.不锈钢表面粘附有机物汁液(如瓜菜、面汤、痰等),在有水氧情况下,构成有机酸,长时间则有机酸对金属表面的腐蚀。

3.不锈钢表面粘附含有酸、碱、盐类物质(如装修墙壁的碱水、石灰水喷溅),引起局部腐蚀。

4.在有污染的空气中(如含有大量硫化物、氧化碳、氧化氮的大气),遇冷凝水,形成硫酸、硝酸、醋酸液点,引起化学腐蚀。

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