不锈钢法兰的耐蚀性

　　因为不锈钢法兰具有耐蚀性，所以称其为不锈钢，其耐蚀性的原因是表面生成厚度仅为3nm的钝态膜。下面介绍主要合金元素对不锈钢法兰基本电化学性能和耐蚀性的影响。

　　表示不锈钢法兰的电化学性能时，经常使用阳极极化曲线。纵坐标是电流密度，对应腐蚀速度。横坐标是电位，对应金属材料使用的环境。电流密度急剧降低时是钝态区域，但Cr含量在10%以上时，钝态区域向较低电位区域扩大，在日常生活环境产生的0V(SCE)附近钝态化。这一变化，与从Cr含量10%开始，钝态膜中的Cr急剧浓缩的现象对应。

　　合金元素对不锈钢法兰耐蚀性的影响

　　合金元素对不锈钢法兰耐蚀性的影响很大，在此介绍主要影响元素。作为抑制钝态化临界电流密度的元素有Ni、Mo、Cu、Cr、N、Nb、Ti和V等。Cr、Mo、N、W、Si、Ti、Nb、V、Cu和Ni等使孔蚀电位上升。而Cr、Ni、W、Ti、Si使钝态保持电流密度降低，提高钝态膜的稳定性。这些影响需要根据条件进行具体分析，为了提高耐蚀性需要在各个用途中验证。下面说明在众多的合金元素中经常利用的Mo、Cu、Ni、N。

　　1)Mo是提高HCl等非氧化性酸中耐腐蚀性和耐孔蚀性最常使用的元素。根据XPS的表面分析，发现在钝态区域浓缩的同时，伴有Cr的浓缩。Mo作为MoO4 2-溶解，成为抑制剂抑制活性溶解。添加Mo的JIS代表性钢种有SUS316L(17Cr-13Ni-2Mo-0.02C)、SUS444(19Cr-2Mo-0.01C-0.2Nb)、SUS329J4L(25Cr-6.5Ni-3Mo-0.15N)等。

　　2)Cu是作为提高耐硫酸性的合金元素而添加的。在活化态的电位区域，以金属状态在表面选择性浓缩，抑制基底的活性溶解，提高耐蚀性。最近有报告指出，在暴露环境下，Cu有促进钝态膜中Cr浓缩的作用。添加Cu，提高耐蚀性的JIS钢种有SUS315J2(18Cr-12Ni-3Si-2Cu-1Mo)和SUS443J1(21Cr-0.4Cu-0.01C-0.2Ti)等。

　　3)Ni也与Cu一样以活化态浓缩，加速H 的还原反应，促进钝态化。还是比Fe高的平衡电位，交换电流密度也低，所以，腐蚀电位较高，起到降低溶解速度作用。

　　4)N的作用与其他合金元素不同，所以对其提高耐蚀性的机理进行了许多研究，其中以对钝态膜的作用和抑制孔蚀作用为主。有报告指出，通过XPS等表面分析，钝态膜中，特别是在与基底的界面N浓缩存在。认为N作为N3-存在，具有阻碍Cl-离子导致钝态膜损坏的作用。另外，还发现在抑制活性溶解的同时，促进Cr向钝态膜中浓缩。

　　在孔蚀发生的初期阶段，N在凹坑内部活化态溶解，其溶解生成物NH4 阻止凹坑内部的氧化，有助于钝态膜再生，起到提高耐孔蚀性的作用。在较高电位中，溶解的N氧化，成为NO3-离子，起到抑制剂的作用。因此，使孔蚀电位上升的作用在孔蚀发生初期通过加速再钝态化，抑制孔蚀发生和发展。

　　虽然许多合金元素对不锈钢法兰的耐局部腐蚀性都有影响，但耐蚀性指标常用耐孔蚀性指数表示。

　　耐孔蚀性指数：Cr 3.3%Mo 16N(N只适用于奥氏体系和双相系)

　　各合金元素的系数根据钢种、腐蚀环境，再加上孔蚀或间隙腐蚀有些差异，有时也有其他元素的影响。因此，如果根据JIS钢种的基本成分计算耐孔蚀性指数，可以大致比较各钢种的耐局部侵蚀性。

　　不锈钢法兰的抗氧化性

　　不锈钢法兰不仅耐蚀性好，而且抗氧化性亦优越。因含Cr量高，生成保护性的Cr2O3氧化膜，抑制氧化的发展。为了形成具有连续保护性的Cr2O3氧化膜，需要根据氧化条件确定高于临界Cr浓度。在Fe-Cr合金中形成的氧化膜结构依据Cr含量、温度和氧分压变化。在1000℃附近的常压，根据近似氧分压氧化时的状态可知，形成稳定的Cr2O3层的是Cr含量高于18%的钢。代表性的抗氧化性不锈钢法兰是SUS310S(25Cr-20Ni)。