不锈钢是指能耐大气、水、海水、酸及其他腐蚀介质的腐蚀，具有高度化学稳定性的钢种系列。其耐腐蚀性主要取决于铬含量。只有当含铬量高于约12%（即铬铁原子比约为1:8）的时钢的化学稳定性才产生质变，钝化而不锈。随着铬含量增高，钢的抗腐蚀能力也随之提高。

不锈钢中除含有大约12%铬之外，常添加一定数量的镍、锰、硅、钼、钨、钒、妮、钛、铜、铝、硼、氮等一种或多种元素及一定数量碳。这些元素及其相互影响、一方面起调整组织作用，一方面起强化作用，从而赋与钢不同的特性。

虽然随着航空器性能的不断提高，钢材越来越多的被钛合金、复合材料代替，但由于其具有较高的强度和较好的耐蚀性，因此仍被广泛使用。

本期耐蚀性的对比主要有以下材料：

沉淀硬化不锈钢：15-5PH（UNS：S15500），17-4PH（UNS：S17400），PH13-8Mo（UNS：S13800）；

马氏体不锈钢：1Cr17Ni2（UNS：S43100）；

奥氏体不锈钢：1Cr18Ni9Ti（UNS：S32100）

不同种类的不锈钢，其典型的金相形组织可参考以下文章：

公众号：崇研智库

典型航空用不锈钢力学性能对比

不锈钢的化学成分见下表

数据来源：崇研·材料数据库

15-5PH不锈钢是一种马氏体沉淀硬化不锈钢。它的特点是具有优异的机械性能——强度和硬度，同时具有优异的耐腐蚀性。

它表现出明显的环境阻力，包括醋酸，盐，硝酸或氢氧化钠在低浓度。该级主要用于航空航天工业，特别是暴露在腐蚀性和负载环境下的重型机械零部件、石化、化工、食品和造纸工业。

相关标准：AMS 5862， AMS 5659， AMS 5826， ASTM A 564， ASTM SA 564， ASTM A 693，ASME SA 693， ASTM A 705， ASME SA 705。

17-4PH不锈钢为马氏体沉淀硬化不锈钢，有较高的强度和硬度值，具有中等的耐腐蚀性。不同的热处理温度可以优化机械性能。

17-4PH（UNS S17400）是添加了铌的铬镍铜沉淀硬化马氏体不锈钢，其具有高强度、高硬度和耐腐蚀特性。17-4PH是经过退火固熔处理的，不能用于温度高于300℃或者冷冻环境下。

在大多数环境中，17-4PH的耐腐蚀性能与 304 相当，并普遍优于 400 系列不锈钢。17-4PH通常用于中度耐腐蚀的组合中或超常高强度的应用中。17-4PH易于焊接和进行加工处理，并带有磁性。该材料广泛应用于航空航天、船舶、造纸、能源、海洋和食品工业，用于重型机械零部件、轴套、涡轮叶片、联轴器、螺丝、传动轴、螺母、测量设备。

相关标准：AMS 5604， AMS 5622， AMS 5643， AMS 5825， AMS 5827， AMS 7474， ASTM A 564， ASME SA 564， ASTM A 693， ASME SA 693， ASTM A 705， ASME SA 705。

PH13-8Mo不锈钢为马氏体沉淀硬化不锈钢，表现出优异的机械性能——高硬度、强度和较高的耐腐蚀性、动态载荷和抗裂性。与其它具有耐腐蚀性的高合金等级钢相比，PH13-8Mo钢的化学成分中硫和磷的可接受性要小得多，这说明其制造工艺比较困难，钢的纯度和质量也比较高。

在腐蚀性环境中（不包括耐湿气），该品种表现出很好的耐NaCl，硝酸，氢氧化钠腐蚀。PH13-8Mo主要用于航空航天、核能和石化工业中易受腐蚀和重载的零部件。

相关标准：AMS 5629，AMS 5864。

1Cr17Ni2钢属于马氏体不锈钢，经淬火回火后再400℃以下使用。该钢除具有良好的耐蚀性和较高的学性能外，抛光性能、切削加工性能及冷冲压成形性能亦好，并可用各种方法焊接，焊后必须进行高温回火或调质处理，但热加工工艺比较复杂，化学成分的微小波动显著影响钢的组织与性能，回火脆性温度变化较大，均是不足之处。

1Cr17Ni2对氧化性的酸类（一定温度、浓度的硝酸、大部分的有机酸），以及有机酸水溶液都有良好的耐蚀性。

相关标准：GB 1220，YB 675，HB 5270，YB 677，GB 3280，HB 5024

相近牌号：X17H2（苏联），AISI 431（美国），SUS 431（日本），EN 57（英国），Z15CN16-2（法国）。

1Cr18Ni9Ti是铬镍奥氏体不锈钢。钢中加入钛是为了防止500-800℃范围内保温后出现的晶间腐蚀倾向。该钢具有优良的抗氧化酸均匀腐蚀性能，但是耐应力腐蚀性能和耐点蚀性能一般。该钢具有良好的塑性、韧性以及冲压性能，知道-196℃任具有良好的冲击韧性。这种钢不能用热处理强化，冷加工是强化的唯一手段。该钢的可焊性良好，可用各种方法进行焊接，在不要求耐晶间腐蚀的情况下，焊后一般不需要热处理。该钢广泛用于航空、航天、化工、食品、医疗等各领域。

相关标准：GB/T 1220，GJB 2294，GB/T 3090，GB/T 14975，GB/T 14976，GJB 2296，GB/T 3280

相近牌号：12X18H9T（俄罗斯），AISI 321（美国），SUS 321（日本），321S20（英国），Z10CNT18-11（法国）

不锈钢的腐蚀速率如下图，由于不锈钢耐蚀性较好，在此添加了航空常用合金钢4340作为对比。实验数据在以下条件下获取：

腐蚀介质：3.5%NaCl溶液

环境温度：25℃

根据美国腐蚀工程师协会（NACE）的定义，腐蚀评级规则如下：

数据来源：崇研·腐蚀数据库

从图中可以看出，航空用不锈钢在3.5%NaCl溶液中有着较好的耐蚀性，与航空用合金钢相比，不锈钢的腐蚀速率至多只有合金钢的1/10。

在科学研究中，常常使用极化曲线来比较材料的耐蚀性，从曲线中可以得到自腐蚀电位（Ecorr）和自腐蚀电流（icorr）。其中可Ecorr作为热力学判据，来判断腐蚀发生的难易程度，数值越小，表明腐蚀越不容易产生；采用icorr作为动力学判据，判断腐蚀发生后，其发展的速率，数值越小，标明发生腐蚀后的腐蚀速率越小。下图是以腐蚀电流作为横坐标，腐蚀电位为纵坐标，将不锈钢在3.5%NaCl室温溶液中极化曲线[1-3]测试得到的腐蚀电位/电流进行作图。在此图中，越靠近左上角，代表耐蚀性越好，越靠近右下角，表示耐蚀性较差（此处耐蚀性的定义是一个相对值）。

数据来源：[1-3]

不锈钢由于表面钝化膜的存在，几乎不会发生均匀腐蚀，基本上发生的腐蚀形式是点蚀和应力腐蚀，同时由于均匀腐蚀容易察觉，但是点蚀和应力腐蚀不易察觉，因此会对产品在服役过程中，产生较大的危害。

不锈钢腐蚀的产生的基本过程如下文视频中所示：

参考文献

[1] Tian J L, Wang W, Shahzad M B, et al. Corrosion resistance of Co-containing maraging stainless steel[J]. Acta Metallurgica Sinica （English Letters）， 2018, 31（8）： 785-797.

[2] 罗军明， 章刘喜， 黄俊。 1Cr17Ni2 压气机叶片多层膜制备及耐蚀性研究[J]. 稀有金属材料与工程， 2017, 46（2）： 491-495.

[3] 孙京丽， 邹丹， 金晶， 等。 三种常用不锈钢的耐局部腐蚀性能[J]. 材料研究学报， 2017, 31（9）： 665-671.