在不銹鋼的合金元素中,鉻是最重要的元素。由于鉻形成的致密、穩(wěn)定的Cr2O3薄膜的保護(hù),阻止了介質(zhì)對(duì)金屬基體的繼續(xù)滲入腐蝕,所以,鋼中如果含鉻量達(dá)5%,就顯示出一定的耐腐蝕作用。
但不是所有含鉻的鋼都可以作不銹鋼使用,經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐,人們發(fā)現(xiàn),依據(jù)腐蝕的電化學(xué)理論,為了提高鋼的電極電位,把鉻加入到鐵基固溶體中時(shí),只有鉻含量達(dá)到一定濃度,即當(dāng)鉻的原子比達(dá)到1/8、2/8、3/8、…n/8,鐵基固溶體的電極電位才會(huì)跳躍式地增高,腐蝕也因此而減弱,鋼的耐腐蝕性能才會(huì)明顯地提高,見圖1-2和圖1-3。
圖1-2 鐵-鉻合金在1N的FeSO4溶液中與甘汞電極的比較電位以及在3N的HNO3中的腐蝕率
圖1-3 鉻鋼在海水中的腐蝕速度與含鉻量的關(guān)系
鉻原子引起鋼的電極電位第一次突變?cè)龈呤倾t占1/8原子比,即12.5%原子比時(shí),如果折算成質(zhì)量百分?jǐn)?shù)則為:
這個(gè)11.7%的鉻含量就是構(gòu)成不銹鋼中的含鉻量的最低界限,亦即鋼中鉻含量高于這個(gè)界限才可稱為不銹鋼。
當(dāng)然,隨著腐蝕介質(zhì)條件的不同,有時(shí)鋼中的鉻含量還要提高,如在氧化性較強(qiáng)的介質(zhì)中,鉻含量要高于16%的鋼才會(huì)有明顯的鈍化能力。工業(yè)中應(yīng)用的不銹鋼的鉻含量一般在12%~30%。可以說(shuō),幾乎沒(méi)有一種不銹鋼不含鉻,所以說(shuō),鉻是不銹鋼中最重要的、起決定性作用的合金元素。