不銹鋼是指能耐大氣、水、海水、酸及其他腐蝕介質的腐蝕，具有高度化學穩定性的鋼種系列。其耐腐蝕性主要取決于鉻含量。只有當含鉻量高于約12%（即鉻鐵原子比約為1:8）的時鋼的化學穩定性才產生質變，鈍化而不銹。隨著鉻含量增高，鋼的抗腐蝕能力也隨之提高。

不銹鋼中除含有大約12%鉻之外，常添加一定數量的鎳、錳、硅、鉬、鎢、釩、妮、鈦、銅、鋁、硼、氮等一種或多種元素及一定數量碳。這些元素及其相互影響、一方面起調整組織作用，一方面起強化作用，從而賦與鋼不同的特性。

雖然隨著航空器性能的不斷提高，鋼材越來越多的被鈦合金、復合材料代替，但由于其具有較高的強度和較好的耐蝕性，因此仍被廣泛使用。

本期耐蝕性的對比主要有以下材料：

沉淀硬化不銹鋼：15-5PH（UNS：S15500），17-4PH（UNS：S17400），PH13-8Mo（UNS：S13800）；

馬氏體不銹鋼：1Cr17Ni2（UNS：S43100）；

奧氏體不銹鋼：1Cr18Ni9Ti（UNS：S32100）

不同種類的不銹鋼，其典型的金相形組織可參考以下文章：

公眾號：崇研智庫

典型航空用不銹鋼力學性能對比

不銹鋼的化學成分見下表

數據來源：崇研·材料數據庫

15-5PH不銹鋼是一種馬氏體沉淀硬化不銹鋼。它的特點是具有優異的機械性能——強度和硬度，同時具有優異的耐腐蝕性。

它表現出明顯的環境阻力，包括醋酸，鹽，硝酸或氫氧化鈉在低濃度。該級主要用于航空航天工業，特別是暴露在腐蝕性和負載環境下的重型機械零部件、石化、化工、食品和造紙工業。

相關標準：AMS 5862， AMS 5659， AMS 5826， ASTM A 564， ASTM SA 564， ASTM A 693，ASME SA 693， ASTM A 705， ASME SA 705。

17-4PH不銹鋼為馬氏體沉淀硬化不銹鋼，有較高的強度和硬度值，具有中等的耐腐蝕性。不同的熱處理溫度可以優化機械性能。

17-4PH（UNS S17400）是添加了鈮的鉻鎳銅沉淀硬化馬氏體不銹鋼，其具有高強度、高硬度和耐腐蝕特性。17-4PH是經過退火固熔處理的，不能用于溫度高于300℃或者冷凍環境下。

在大多數環境中，17-4PH的耐腐蝕性能與 304 相當，并普遍優于 400 系列不銹鋼。17-4PH通常用于中度耐腐蝕的組合中或超常高強度的應用中。17-4PH易于焊接和進行加工處理，并帶有磁性。該材料廣泛應用于航空航天、船舶、造紙、能源、海洋和食品工業，用于重型機械零部件、軸套、渦輪葉片、聯軸器、螺絲、傳動軸、螺母、測量設備。

相關標準：AMS 5604， AMS 5622， AMS 5643， AMS 5825， AMS 5827， AMS 7474， ASTM A 564， ASME SA 564， ASTM A 693， ASME SA 693， ASTM A 705， ASME SA 705。

PH13-8Mo不銹鋼為馬氏體沉淀硬化不銹鋼，表現出優異的機械性能——高硬度、強度和較高的耐腐蝕性、動態載荷和抗裂性。與其它具有耐腐蝕性的高合金等級鋼相比，PH13-8Mo鋼的化學成分中硫和磷的可接受性要小得多，這說明其制造工藝比較困難，鋼的純度和質量也比較高。

在腐蝕性環境中（不包括耐濕氣），該品種表現出很好的耐NaCl，硝酸，氫氧化鈉腐蝕。PH13-8Mo主要用于航空航天、核能和石化工業中易受腐蝕和重載的零部件。

相關標準：AMS 5629，AMS 5864。

1Cr17Ni2鋼屬于馬氏體不銹鋼，經淬火回火后再400℃以下使用。該鋼除具有良好的耐蝕性和較高的學性能外，拋光性能、切削加工性能及冷沖壓成形性能亦好，并可用各種方法焊接，焊后必須進行高溫回火或調質處理，但熱加工工藝比較復雜，化學成分的微小波動顯著影響鋼的組織與性能，回火脆性溫度變化較大，均是不足之處。

1Cr17Ni2對氧化性的酸類（一定溫度、濃度的硝酸、大部分的有機酸），以及有機酸水溶液都有良好的耐蝕性。

相關標準：GB 1220，YB 675，HB 5270，YB 677，GB 3280，HB 5024

相近牌號：X17H2（蘇聯），AISI 431（美國），SUS 431（日本），EN 57（英國），Z15CN16-2（法國）。

1Cr18Ni9Ti是鉻鎳奧氏體不銹鋼。鋼中加入鈦是為了防止500-800℃范圍內保溫后出現的晶間腐蝕傾向。該鋼具有優良的抗氧化酸均勻腐蝕性能，但是耐應力腐蝕性能和耐點蝕性能一般。該鋼具有良好的塑性、韌性以及沖壓性能，知道-196℃任具有良好的沖擊韌性。這種鋼不能用熱處理強化，冷加工是強化的唯一手段。該鋼的可焊性良好，可用各種方法進行焊接，在不要求耐晶間腐蝕的情況下，焊后一般不需要熱處理。該鋼廣泛用于航空、航天、化工、食品、醫療等各領域。

相關標準：GB/T 1220，GJB 2294，GB/T 3090，GB/T 14975，GB/T 14976，GJB 2296，GB/T 3280

相近牌號：12X18H9T（俄羅斯），AISI 321（美國），SUS 321（日本），321S20（英國），Z10CNT18-11（法國）

不銹鋼的腐蝕速率如下圖，由于不銹鋼耐蝕性較好，在此添加了航空常用合金鋼4340作為對比。實驗數據在以下條件下獲取：

腐蝕介質：3.5%NaCl溶液

環境溫度：25℃

根據美國腐蝕工程師協會（NACE）的定義，腐蝕評級規則如下：

數據來源：崇研·腐蝕數據庫

從圖中可以看出，航空用不銹鋼在3.5%NaCl溶液中有著較好的耐蝕性，與航空用合金鋼相比，不銹鋼的腐蝕速率至多只有合金鋼的1/10。

在科學研究中，常常使用極化曲線來比較材料的耐蝕性，從曲線中可以得到自腐蝕電位（Ecorr）和自腐蝕電流（icorr）。其中可Ecorr作為熱力學判據，來判斷腐蝕發生的難易程度，數值越小，表明腐蝕越不容易產生；采用icorr作為動力學判據，判斷腐蝕發生后，其發展的速率，數值越小，標明發生腐蝕后的腐蝕速率越小。下圖是以腐蝕電流作為橫坐標，腐蝕電位為縱坐標，將不銹鋼在3.5%NaCl室溫溶液中極化曲線[1-3]測試得到的腐蝕電位/電流進行作圖。在此圖中，越靠近左上角，代表耐蝕性越好，越靠近右下角，表示耐蝕性較差（此處耐蝕性的定義是一個相對值）。

數據來源：[1-3]

不銹鋼由于表面鈍化膜的存在，幾乎不會發生均勻腐蝕，基本上發生的腐蝕形式是點蝕和應力腐蝕，同時由于均勻腐蝕容易察覺，但是點蝕和應力腐蝕不易察覺，因此會對產品在服役過程中，產生較大的危害。

不銹鋼腐蝕的產生的基本過程如下文視頻中所示：

參考文獻

[1] Tian J L, Wang W, Shahzad M B, et al. Corrosion resistance of Co-containing maraging stainless steel[J]. Acta Metallurgica Sinica （English Letters）， 2018, 31（8）： 785-797.

[2] 羅軍明， 章劉喜， 黃俊。 1Cr17Ni2 壓氣機葉片多層膜制備及耐蝕性研究[J]. 稀有金屬材料與工程， 2017, 46（2）： 491-495.

[3] 孫京麗， 鄒丹， 金晶， 等。 三種常用不銹鋼的耐局部腐蝕性能[J]. 材料研究學報， 2017, 31（9）： 665-671.