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不锈钢中的化学成份及作用是什么?
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不锈钢之所以有优良的防锈性和抗腐蚀性，在于不锈钢表面的Cr易与大气中的氧生成Cr2O3的致密钝态氧化膜2，将大气中的水气及氧阻绝在外，保护基材不继续受氧化影响而腐蚀，即使材料本身受到外力或化学方式破坏表面，Cr2O3也能迅速再生成。 除耐蚀性之外，不锈钢亦具有耐热性、耐高温腐蚀性、高温强度等优点，另一方面不锈钢机械性质虽不如碳钢，但加工硬化现象较碳钢为高，因此常使用加工硬化来达到强度的要求。 导磁性部分，一般传统观念认识不锈钢一定没有磁性，甚至以此来判断不锈钢和碳钢，但其实不然，在不锈钢中，具沃斯田铁相的不锈钢才具有无磁性特点（但不包括冷作加工后的），肥粒铁和麻田散铁相的不锈钢依旧具有磁性。 不锈钢既为一高合金钢，其成份影响材料特性甚巨，各添加的合金元素对不锈钢的影响整理如下：1、铬Cr： 为不锈钢主要的添加元素，一般在12%以上，因可生成Cr2O3钝态保护膜，是不锈 钢具耐蚀性最大的原因，Cr含量的增加，保护膜的稳定度也相对提升。能耐高温氧 化及氧化酸，但还原酸（H2SO4、HCL）会溶去Cr2O3氧化膜使之无法重新生长， 故仅含铬的不锈钢在还原酸的环境中受腐蚀的速率仍高。另外Cr也是肥粒铁相的 安定元素（Cr当量表示肥粒铁相的安定度），使不锈钢具有质软延展性好、高温强 度佳的特性。2、镍Ni： 铬钢中加入Ni可增强不锈钢钝态保护膜在还原酸中的耐蚀性，同时也是沃斯田铁 相的安定元素（Ni当量表示），使高温沃田铁相在常温仍继续保持安定。另外增加 Ni的添加可减低不锈钢的加工硬化性使之具有韧性。3、碳C： 加入C可因原子间隙强化而提高不锈钢的强度，同时是沃斯田铁相的安定元素，但 因敏化（后述）的影响，而有局部腐蚀现象（晶界腐蚀），故以腐蚀观点来看，宜 降低含碳量（0.03%以下），但会降低强度和硬度，此时可利用后续的加工硬化来达 到要求的强度，或添加N来改善（C：N = 1：2）。4、硅Si： 杂质成份，可减少高温时的锈皮产生、增加耐热性、高温强度佳、肥粒铁相的安定 元素。5、锰Mn： 提高强度、可取代Ni的添加（Mn：Ni = 4：1，可降低成本）、沃斯田铁相安定元 素，但对炼制的过程来说，添加过多的Mn会严重侵蚀炉壁。6、磷P： 杂质成份，一般在0.045%（0.04%）以下。7、硫S： 杂质成份，一般在0.03%以下，但增加S可改善材料的切削性（因沃斯田铁相不锈 钢材质黏韧，切削加工性不良，亦会造成刀具的毁损，而S与Mn生成MnS纺锤 体组织的介在物，易切断车屑）。8、钼Mo： 增加Mo可强化钝态膜，有利于耐孔蚀，提高对氯离子的抵抗性；2%以上的Mo可 有效改善耐硫酸侵蚀的效益；另一方面亦增加硬化能4、肥粒铁相安定因素。9、铜Cu： 增加非氧化性气氛的耐蚀性；3%以上的Cu有析出强化效果；降低不锈钢加工硬化 效应，使之易冷作成形；但热间加工性差、会发生热脆化。10、氮N： 沃斯田铁相安定因素，增强常温及高温的强度（与C同），但几乎不影响耐蚀性。11、钛Ti、铌Nb、钽Ta： 再钢中取代Cr与C形成安定化的碳化物，减少Cr23C6的析出而产生缺铬区（抗敏 化，钛的添加量为Ti = 5(or 6) x C，0CR，或Ti = 5 x (C-0.02)），1CR。但Ti添加太多 时，在铸造时容易堵塞铸嘴。近年来由于低碳钢种开发（xxxL），使得加Ti的使用 减少许多。12、铝Al： 晶粒细微化、析出强化效果。13、硼B： 可增加Cu的固溶量：提高冷加工性。14、硒Se： 改善切削性质。
