小時(shí)候，老爸從上海帶回來(lái)一個(gè)不銹鋼杯子。

我很喜歡，常用這個(gè)杯子泡茶，仿佛每一片葉子都散發(fā)著清香。

后來(lái)離家上學(xué)，我還是喜歡不銹鋼杯子，和玻璃與陶瓷杯相比，它最大的好處是不容易摔壞。

但是其實(shí)這么多年了，我都不太明白不銹鋼為什么不生銹，也從來(lái)沒(méi)有想過(guò)不銹鋼是不是真的不生銹。

上次我寫(xiě)了一篇關(guān)于奧氏體和馬氏體不銹鋼的文章，然后知乎上有伙伴咨詢(xún)我，說(shuō)自己買(mǎi)的不銹鋼杯子，內(nèi)膽材質(zhì)是403不銹鋼，問(wèn)我安不安全，也有伙伴問(wèn)我，平常生活中，哪種材質(zhì)餐具比較好，304可以，問(wèn)我410可以嗎，還有伙伴只是想了解帶磁性的廚房刀具。

我本來(lái)是準(zhǔn)備回答這幾個(gè)問(wèn)題的，但是我發(fā)現(xiàn)有必要先有一些基礎(chǔ)的概念，所以這篇就當(dāng)作是回答知乎朋友問(wèn)題的前奏篇吧。

1.什么是不生銹？它真的不生銹嗎？

正如鋁合金是以鋁為基礎(chǔ)元素的合金一樣，其實(shí)不銹鋼也是一種合金，只不過(guò)它是以鐵為基礎(chǔ)元素的合金。

不銹鋼的合金元素包括鉻，鎳，碳，鈦等。

其中，鉻的加入，是不銹鋼不生銹的關(guān)鍵。

這是由鉻元素的特性決定的。

不銹鋼中，鉻含量至少約為10.5％，它可以在不銹鋼的表層，形成一層保護(hù)性的自修復(fù)氧化膜，這就是為什么不銹鋼耐腐蝕的原因。

所謂自修復(fù)，意思是說(shuō)，如果保護(hù)膜受到破壞，它將在有氧的環(huán)境中重新形成氧化膜，并繼續(xù)提供防腐保護(hù)。

所以很多時(shí)候，我們?cè)谶x擇表面處理時(shí)，常用鍍鉻，或者鍍鋅，特別是對(duì)于馬氏體不銹鋼，更是如此。

當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用時(shí)，選擇鍍鋅的時(shí)候更多，因?yàn)楦阋税。澜缟厦磕晟a(chǎn)1200萬(wàn)噸鋅，有一半都用于鍍鋅。

這和碳鋼或低合金鋼，使用表面涂層防腐的原理并不相同，因?yàn)檫@類(lèi)鋼的表面涂層刮傷之后，防腐蝕性就大大削弱，甚至沒(méi)有了。

那么，不銹鋼是不是真的就不生銹呢？

當(dāng)然不是，不銹鋼不生銹也是有條件的。

在大部分常規(guī)條件下，不銹鋼具有抗腐蝕性能，但并不是在所有環(huán)境下都不生銹。

例如在高溫下，含50％的硫酸和鹽酸環(huán)境中，將會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕，致使金屬表面的保護(hù)膜破裂。

當(dāng)然，我們也可以通過(guò)添加其他合金元，來(lái)提高抗腐蝕能力，比如，鉬和鉻增加了抗氯化物滲透的能力，鎳可改善某些酸性環(huán)境下的抗腐蝕能力。

2.不銹鋼腐蝕的幾種類(lèi)型

不銹鋼有很多的腐蝕類(lèi)型，比如點(diǎn)腐蝕，縫隙腐蝕，應(yīng)力腐蝕，電腐蝕，接觸腐蝕等。

這里我只說(shuō)幾個(gè)在一般環(huán)境下容易出現(xiàn)的腐蝕。

（1）普通腐蝕

普通腐蝕通常是均勻地溶解材料，比如在化工廠中使用不銹鋼來(lái)盛裝強(qiáng)酸時(shí)。

（2）點(diǎn)腐蝕

點(diǎn)腐蝕，就是由一點(diǎn)開(kāi)始慢慢向外擴(kuò)散的腐蝕。

在強(qiáng)硫酸環(huán)境中，在高濃度氯化物，例如海水氯化鈉環(huán)境中，或者在中高溫酸性環(huán)境，都容易發(fā)生點(diǎn)腐蝕，造成管路，接頭等的漏氣，漏水等問(wèn)題。

點(diǎn)腐蝕一旦開(kāi)始，就容易繼續(xù)發(fā)展下去，因?yàn)辄c(diǎn)腐蝕部分和未腐蝕部分存在電勢(shì)差。

在許多情況下，可以使用316和317不銹鋼，來(lái)增強(qiáng)抗點(diǎn)腐蝕能力。此外，粗燥度小于0.5um的表面，有更好的抗點(diǎn)腐蝕能力。

（3）裂縫腐蝕

縫隙腐蝕是由氧氣濃度在縫隙的局部差異引起的。

裂縫腐蝕與金屬表面，墊圈，接頭等縫隙中的沉積物有關(guān)，在此處，少量液體會(huì)聚集并停滯，誘發(fā)裂縫腐蝕。

據(jù)報(bào)道，木材，塑料，橡膠，玻璃和活性生物等均會(huì)引起縫隙腐蝕，一旦在縫隙內(nèi)開(kāi)始侵蝕，其發(fā)展很快，尤其是在氯化物環(huán)境中。

所以，通常使用含鉬的不銹鋼，比如316，317，來(lái)最大程度地減少裂縫腐蝕。當(dāng)然，最佳解決方案還是消除縫隙的設(shè)計(jì)。

（4）應(yīng)力腐蝕

應(yīng)力腐蝕是由拉伸應(yīng)力和腐蝕的共同作用引起的。

眾所周知，許多合金都會(huì)經(jīng)歷應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂，比如氨中的黃銅，硝酸鹽溶液中的碳鋼，海水中的鋁合金等。

不銹鋼在氯化物環(huán)境中容易受到應(yīng)力腐蝕而開(kāi)裂。

目前，應(yīng)力腐蝕的機(jī)理還不完全清楚，但通過(guò)實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)找到了減小應(yīng)力腐蝕的方法。

比如，使用雙相不銹鋼2205，可以提高抗應(yīng)力腐蝕能力，因?yàn)樗鼘?duì)氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂具有優(yōu)異的抵抗力。

3.不銹鋼的分類(lèi)

根據(jù)不同的微觀組織結(jié)構(gòu)，不銹鋼可以分為馬氏體，奧氏體，鐵素體，及雙相不銹鋼（奧氏體和鐵素體雙相）。

（1）奧氏體不銹鋼

奧氏體不銹鋼至少含有16%的鉻，和6%的鎳。

例如，著名的304不銹鋼就是奧氏體不銹鋼，它含有18%的鉻和8%的鎳，也稱(chēng)為18/8不銹鋼。鎳的加入，可以使得奧氏體不銹鋼在低溫下也可以使用，而不至于脆斷（低溫硬脆）。

奧氏體不銹鋼分為3系列和2系列不銹鋼，300系列不銹鋼，是含鉻和鎳的不銹鋼，而200系列不銹鋼，則是含鉻，鎳和錳的不銹鋼。

此類(lèi)不銹鋼可以通過(guò)冷加工來(lái)硬化，但不能通過(guò)熱處理來(lái)硬化。

在退火狀態(tài)下，奧氏體不銹鋼基本上都是非磁性的，但也有一部分可能會(huì)因?yàn)槔浼庸ざ兊寐詭Т判浴?/p>

奧氏體不銹鋼具有出色的耐腐蝕性，優(yōu)異的成型性。

常用的奧氏體不銹鋼有303，304，316，317等。

304不銹鋼：它可以承受建筑中的普通銹蝕，可以抵抗食品加工環(huán)境（高酸和氯化物高溫條件除外），還可以抵抗有機(jī)化學(xué)物質(zhì)，染料和多種無(wú)機(jī)化學(xué)物質(zhì)。

304 L不銹鋼（L=Low，低碳）：在中等溫度和濃度下能很好地抵抗硝酸和硫酸，廣泛用于存儲(chǔ)液化氣，家用電器和其他消費(fèi)品，像廚房設(shè)備，醫(yī)院設(shè)備。

316不銹鋼：此類(lèi)不銹鋼比304不銹鋼含有更多的鎳和2-3％的鉬，所以比304不銹鋼具有更好的耐腐蝕性，尤其是在易于引起點(diǎn)蝕的氯化物環(huán)境中。

317不銹鋼：含有3-4％的鉬，并且比316含有更多的鉻，可以更好地抵抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。

（2）鐵素體不銹鋼

鐵素體不銹鋼，是直鉻400系列不銹鋼，它們含有10.5%－25%的鉻，具有中等強(qiáng)度的抗腐蝕性能和較差的加工性，比如430，409就是鐵素體不銹鋼。

此類(lèi)不銹鋼不能通過(guò)熱處理進(jìn)行硬化，而只能通過(guò)冷加工進(jìn)行中等程度的硬化，它們是導(dǎo)磁的，具有良好的延展性，并具有抗腐蝕和抗氧化性。

430是最基本的鐵素體不銹鋼。

（3）馬氏體不銹鋼

馬氏體不銹鋼是400系列不銹鋼，它的主要合金元素也是鉻，相比于鐵素體不銹鋼，馬氏體不銹鋼的碳含量較高，而鉻含量較低，例如410和416只含有12%的鉻。

這類(lèi)合金可以通過(guò)熱處理進(jìn)行硬化，有磁性，具有中等抗腐蝕性能。 并且它們具有相當(dāng)好的延展性，熱處理后可以使其抗拉強(qiáng)度達(dá)到1379 MPa。

410不銹鋼是馬氏體不銹鋼系列的基本合金，它在三種通用不銹鋼中具有最低的合金含量，一般用于需要強(qiáng)度和耐腐蝕性相結(jié)合的高應(yīng)力零件，例如緊固件。

410不銹鋼在溫和的大氣，蒸汽和許多溫和的化學(xué)環(huán)境中具有抗腐蝕能力。

（4）雙相不銹鋼（奧氏體＋鐵素體）

雙相不銹鋼的微觀結(jié)構(gòu)是奧氏體和鐵素體的混合，所以它即具有奧氏體不銹鋼，也具有鐵素不銹鋼的特性。

比如，雖然不如鐵素體不銹鋼抗應(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)，但是它也有很高的耐氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂性能，具有出色的抗點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕性能，并且其屈服強(qiáng)度約為傳統(tǒng)不銹鋼的兩倍。

329型和2205型是典型的雙相合金。

此外，一般雙相不銹鋼的耐蝕性，等于或優(yōu)于304和316，并且總體而言，其抗點(diǎn)蝕耐性?xún)?yōu)于316，因?yàn)檫@些合金含鉻量非常高，有大約22％至25％的Cr。

（5）沉淀硬化不銹鋼

這些也是鉻鎳鋼，最大優(yōu)點(diǎn)是可以在“固溶處理”條件下提供很高的拉伸強(qiáng)度。該組中最常見(jiàn)的是“17-4 PH”，也稱(chēng)為630不銹鋼，其成分為17％鉻，4％鎳，4％銅和0.3％鈮。

4.303，304，316，420，440常用不銹鋼的特性

303，304，316這三種不銹鋼都是奧氏體不銹鋼，主要合金元素是鉻和鎳，大多數(shù)時(shí)候沒(méi)有磁性，冷加工后略帶磁性，機(jī)械物理性能差不多，主要區(qū)別在于抗腐蝕性和價(jià)格上。

而410，420，440，440C則屬于馬氏體不銹鋼，這類(lèi)不銹鋼主要合金元素是鉻，不含有鎳元素，總體抗腐蝕性能沒(méi)有奧氏體不銹鋼好，有磁性。

304不銹鋼的鉻含量最少為18％，鎳的含量至少為8％，因此其別名為18/8不銹鋼。這種不銹鋼具有優(yōu)異的抗氧化和抗腐蝕性，是用途最廣，最常見(jiàn)的奧氏體不銹鋼，與316不銹鋼相比，304成本更低。

303是在304的基礎(chǔ)之上加了硫或者硒，硫或硒的添加提高了切削性，其成分至少包含17％的鉻，8％的鎳和0.15％的硫或硒。硫的加入會(huì)稍微降低耐腐蝕性，但增加了可加工性，這就是為什么要在緊固件，襯套，軸承和其他較小的零件中使用它的原因。

316不銹鋼至少包含16％的鉻，10％的鎳和2％的鉬。304和316不銹鋼之間的主要區(qū)別在于，316不銹鋼含鉬。

鉬的添加提高了耐腐蝕性，因?yàn)殂f是一種過(guò)渡金屬，具有很高的耐蝕性，它還使316不銹鋼具有高達(dá)871℃的高耐熱性。如果環(huán)境中含有大量腐蝕性元素，或者在水下的應(yīng)用，首選316不銹鋼。

410不銹鋼是最常用的馬氏體不銹鋼之一，它包含約12％的Cr，因此具有中等的耐腐蝕性。與奧氏體（如AISI304和AISI316）不同，馬氏體具有磁性，可以通過(guò)碳鋼和低合金鋼之類(lèi)的熱處理進(jìn)行硬化。

420不銹鋼基本上是410的高碳版本，可提供更高的強(qiáng)度，具有一定的耐磨性，耐腐蝕性和高硬度。此類(lèi)不銹鋼用于制造耐大氣，水蒸氣，水和氧化性酸的零件，比如軸承，儀器儀表，家用電器，導(dǎo)軌等。

440，440C是高碳高鉻馬氏體不銹鋼，440具有高強(qiáng)度，良好的硬度，耐腐蝕性，耐磨性和高溫尺寸穩(wěn)定性。440不銹鋼可以采用與合金鋼相同的方式進(jìn)行淬火和回火。440C，由于其較高的退火硬度和磨料碳化鉻而難以加工。

440和440C不銹鋼用于在腐蝕性環(huán)境中工作的軸承零件，還可以用于制造高質(zhì)量的工具，例如醫(yī)用手術(shù)刀，外科和牙科器械，彈簧，餐具，凸輪，球軸承，測(cè)量工具等。

好了，關(guān)于一般的不銹鋼，我們就先說(shuō)到這里吧。

那么，到底什么是什么是食品級(jí)不銹鋼？和一般不銹鋼有什么區(qū)別？

常見(jiàn)的食品級(jí)不銹鋼有哪些？如何分辨不銹鋼是不是食品級(jí)不銹鋼？

怎么選擇不銹鋼餐具和杯具？什么是最健康的餐具？什么不銹鋼是最好的餐具？

使用不銹鋼餐具應(yīng)該注意什么問(wèn)題？如何維護(hù)和清潔不銹鋼餐具？

別急，這不是今天要說(shuō)的，我們有的是時(shí)間慢慢聊，畢竟寫(xiě)作這件事是為了終身成長(zhǎng)。

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拓展閱讀：

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1.《Design Guidelines For The Selection And Use Of Stainless Steel》, NICKEL DEVELOPMENT INSTITUTE courtesy of AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE AND SPECIALTY STEEL INSTITUTE OF NORTH AMERICA

2.《Tables of Technical Properties》, The European Stainless Steel Development Association

3.《Introduction to Stainless Steels》，ASM International

4.《Technical Handbook of Stainless Steels》，Atlas Steels

5.《Stainless Steel Grade Datasheets》 ，Atlas Steels

American Iron and Steel Institute＝AISI

Unified Numbering System＝UNS

American Society for Testing and Material＝ASTM

Society of Automotive Engineers＝SAE