不锈钢管的性能和环形腐蚀不锈钢管和合金是结晶固体

也就是说，每个不锈钢管的原子排列成规则的重复结构。图2-14显示了三种最常见金属的结晶排列。钢铁为体心立方结构，奥氏体不锈钢管为面心立方结构，镁为六边形致密晶格结构。金属的性质不同于其他晶体固体，如陶瓷和化学盐。金属具有延展性（塑性变形而不断裂），是电和热的良导体。这些性质归因于金属的无向结合——每个原子与许多相邻原子结合。因此，晶体结构简单紧凑，如图2-14所示。延展性也许是金属最重要的特性。延展性使金属加工几乎不受限制。此外，当金属受到高应力时，塑性屈服通常发生在断裂前。这种性能显然在工程应用中非常有用





当不锈钢管在铸造过程中凝固时，液体中任意分布的原子按照晶体结构排列。然而，这种有序排列通常同时从液体中的多个点开始。当晶体或晶粒块相遇时，它们的接合处会有一些交错的接合处。当不锈钢管凝固冷却后，晶粒间会出现无数交错区域。图2-15通过晶界的二维空间表示显示了这种现象。因为不锈钢管最稳定的结构是其独特的晶格，晶界是具有较强化学活性的高能区。因此，当浸入腐蚀性介质中时，晶界的腐蚀速度通常略快于晶粒表面。在许多情况下，金相蚀刻根据化学活性的不同显示晶粒之间的差异。图2-16显示了酸蚀18-8不锈钢的放大图。晶界较暗是因为它们比晶粒更容易腐蚀。合金是两种或两种以上金属或元素的混合物。有两种类型的合金-均相（单相）和非均相（多相）。均质合金是固溶体。也就是说，组分彼此完全溶解，材料只有一个相。18-8不锈钢管是均质或固溶合金的一个例子。铁、镍、铬和碳全部溶解，合金成分均匀。异质合金是两个或多个不同过梁的混合物。这种合金的成分没有完全溶解，同时存在不同的相。这些合金的成分和结构是不均匀的。图2-17显示了低碳钢的金相照片。碳与部分铁结合形成通常呈层状的碳化铁。每种合金都有自己的优缺点。固溶体合金比非均质合金具有更好的延展性和更低的强度。这两种类型之间的选择取决于所需的机械性能。由于固溶体合金没有电流效应，它们通常比两相（或多相）合金更耐腐蚀。然而，这一规则也有一些重要的例外情况，将在下面的章节中描述



合金与水溶液非常相似。有些物质溶解，有些则不溶解。溶解度通常随温度升高而迅速增加。例如，碳化铁在高温下完全溶解在铁中。因此，当加热到高温时，不锈钢管成为固溶体。该相可从过饱和固溶体中沉淀，如在液溶液中。已经指出，晶界是一个高能区，因此沉淀通常始于晶体界面





不锈钢管中的其他差异可能是化学、冶金或机械方面的。例如杂质（氧化物和其他夹杂物）、氧化皮、晶粒取向、位错排列、微观结构差异、沉淀相、局部应力、划痕、划痕等仅在特殊情况下使用高度抛光的表面。高纯度金属的耐腐蚀性高于工业材料。例如，高纯度和光滑的锌在非常纯的酸中不会腐蚀，但工业纯锌反应迅速。但纯金属价格昂贵且强度通常较低-人们不使用纯铁建造桥梁





上表显示了铝纯度对酸腐蚀的影响：

环境差异将在第3章



2-12中讨论。环形腐蚀冶金结构的重要性可以通过环形腐蚀现象来解释腐蚀不锈钢管在热加工或浇注过程中经常出现较大的温差。例如，锻造法兰时，管端局部加热。这种温差使管道的金相组织沿纵向发生变化。在中温段，碳化铁聚集形成图2-18所示的球体