不銹鋼是指能耐大氣、水、海水、酸及其他腐蝕介質(zhì)的腐蝕，具有高度化學(xué)穩(wěn)定性的鋼種系列。其耐腐蝕性主要取決于鉻含量。只有當(dāng)含鉻量高于約12%（即鉻鐵原子比約為1:8）的時鋼的化學(xué)穩(wěn)定性才產(chǎn)生質(zhì)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(shù)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(shù)量碳。這些元素及其相互影響、一方面起調(diào)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(fù)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：

典型航空用不銹鋼力學(xué)性能對比

不銹鋼的化學(xué)成分見下表

數(shù)據(jù)來源：崇研·材料數(shù)據(jù)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(yōu)異的機械性能——強度和硬度，同時具有優(yōu)異的耐腐蝕性。

它表現(xiàn)出明顯的環(huán)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(yè)，特別是暴露在腐蝕性和負(fù)載環(huán)境下的重型機械零部件、石化、化工、食品和造紙工業(yè)。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：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(yōu)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(jīng)過退火固熔處理的，不能用于溫度高于300℃或者冷凍環(huán)境下。

在大多數(shù)環(huán)境中，17-4PH的耐腐蝕性能與 304 相當(dāng)，并普遍優(yōu)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(yīng)用中。17-4PH易于焊接和進(jìn)行加工處理，并帶有磁性。該材料廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、造紙、能源、海洋和食品工業(yè)，用于重型機械零部件、軸套、渦輪葉片、聯(lián)軸器、螺絲、傳動軸、螺母、測量設(shè)備。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：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(xiàn)出優(yōu)異的機械性能——高硬度、強度和較高的耐腐蝕性、動態(tài)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(xué)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(zhì)量也比較高。

在腐蝕性環(huán)境中（不包括耐濕氣），該品種表現(xiàn)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(yè)中易受腐蝕和重載的零部件。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：AMS 5629，AMS 5864。

1Cr17Ni2鋼屬于馬氏體不銹鋼，經(jīng)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(xué)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(jìn)行高溫回火或調(diào)質(zhì)處理，但熱加工工藝比較復(fù)雜，化學(xué)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(guān)標(biāo)準(zhǔn)：GB 1220，YB 675，HB 5270，YB 677，GB 3280，HB 5024

相近牌號：X17H2（蘇聯(lián)），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(nèi)保溫后出現(xiàn)的晶間腐蝕傾向。該鋼具有優(yōu)良的抗氧化酸均勻腐蝕性能，但是耐應(yīng)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(jìn)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(yī)療等各領(lǐng)域。

相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)：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(shù)據(jù)在以下條件下獲取：

腐蝕介質(zhì)：3.5%NaCl溶液

環(huán)境溫度：25℃

根據(jù)美國腐蝕工程師協(xié)會（NACE）的定義，腐蝕評級規(guī)則如下：

數(shù)據(jù)來源：崇研·腐蝕數(shù)據(jù)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(xué)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(xué)判據(jù)，來判斷腐蝕發(fā)生的難易程度，數(shù)值越小，表明腐蝕越不容易產(chǎn)生；采用icorr作為動力學(xué)判據(jù)，判斷腐蝕發(fā)生后，其發(fā)展的速率，數(shù)值越小，標(biāo)明發(fā)生腐蝕后的腐蝕速率越小。下圖是以腐蝕電流作為橫坐標(biāo)，腐蝕電位為縱坐標(biāo)，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(jìn)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(shù)據(jù)來源：[1-3]

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

不銹鋼腐蝕的產(chǎn)生的基本過程如下文視頻中所示：

參考文獻(xiàn)

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[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.

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