小时候，老爸从上海带回来一个不锈钢杯子。
我很喜欢，常用这个杯子泡茶，仿佛每一片叶子都散发着清香。
后来离家上学，我还是喜欢不锈钢杯子，和玻璃与陶瓷杯相比，它最大的好处是不容易摔坏。
但是其实这么多年了，我都不太明白不锈钢为什么不生锈，也从来没有想过不锈钢是不是真的不生锈。
上次我写了一篇关于奥氏体和马氏体不锈钢的文章，然后知乎上有伙伴咨询我，说自己买的不锈钢杯子，内胆材质是403不锈钢，问我安不安全，也有伙伴问我，平常生活中，哪种材质餐具比较好，304可以，问我410可以吗，还有伙伴只是想了解带磁性的厨房刀具。
我本来是准备回答这几个问题的，但是我发现有必要先有一些基础的概念，所以这篇就当作是回答知乎朋友问题的前奏篇吧。
来源公众号：罗罗日记
1.什么是不生锈？它真的不生锈吗？
正如铝合金是以铝为基础元素的合金一样，其实不锈钢也是一种合金，只不过它是以铁为基础元素的合金。
不锈钢的合金元素包括铬，镍，碳，钛等。
其中，铬的加入，是不锈钢不生锈的关键。
这是由铬元素的特性决定的。
不锈钢中，铬含量至少约为10.5％，它可以在不锈钢的表层，形成一层保护性的自修复氧化膜，这就是为什么不锈钢耐腐蚀的原因。
所谓自修复，意思是说，如果保护膜受到破坏，它将在有氧的环境中重新形成氧化膜，并继续提供防腐保护。
所以很多时候，我们在选择表面处理时，常用镀铬，或者镀锌，特别是对于马氏体不锈钢，更是如此。
当然实际应用时，选择镀锌的时候更多，因为更便宜啊，世界上每年生产1200万吨锌，有一半都用于镀锌。
这和碳钢或低合金钢，使用表面涂层防腐的原理并不相同，因为这类钢的表面涂层刮伤之后，防腐蚀性就大大削弱，甚至没有了。
那么，不锈钢是不是真的就不生锈呢？
当然不是，不锈钢不生锈也是有条件的。
在大部分常规条件下，不锈钢具有抗腐蚀性能，但并不是在所有环境下都不生锈。
例如在高温下，含50％的硫酸和盐酸环境中，将会发生严重的腐蚀，致使金属表面的保护膜破裂。
当然，我们也可以通过添加其他合金元，来提高抗腐蚀能力，比如，钼和铬增加了抗氯化物渗透的能力，镍可改善某些酸性环境下的抗腐蚀能力。
2.不锈钢腐蚀的几种类型
不锈钢有很多的腐蚀类型，比如点腐蚀，缝隙腐蚀，应力腐蚀，电腐蚀，接触腐蚀等。
这里我只说几个在一般环境下容易出现的腐蚀。
（1）普通腐蚀
普通腐蚀通常是均匀地溶解材料，比如在化工厂中使用不锈钢来盛装强酸时。
（2）点腐蚀
点腐蚀，就是由一点开始慢慢向外扩散的腐蚀。
在强硫酸环境中，在高浓度氯化物，例如海水氯化钠环境中，或者在中高温酸性环境，都容易发生点腐蚀，造成管路，接头等的漏气，漏水等问题。
点腐蚀一旦开始，就容易继续发展下去，因为点腐蚀部分和未腐蚀部分存在电势差。
在许多情况下，可以使用316和317不锈钢，来增强抗点腐蚀能力。此外，粗糙度小于0.5um的表面，有更好的抗点腐蚀能力。
（3）裂缝腐蚀
缝隙腐蚀是由氧气浓度在缝隙的局部差异引起的。
裂缝腐蚀与金属表面，垫圈，接头等缝隙中的沉积物有关，在此处，少量液体会聚集并停滞，诱发裂缝腐蚀。
据报道，木材，塑料，橡胶，玻璃和活性生物等均会引起缝隙腐蚀，一旦在缝隙内开始侵蚀，其发展很快，尤其是在氯化物环境中。
所以，通常使用含钼的不锈钢，比如316，317，来最大程度地减少裂缝腐蚀。当然，最佳解决方案还是消除缝隙的设计。
（4）应力腐蚀
应力腐蚀是由拉伸应力和腐蚀的共同作用引起的。
众所周知，许多合金都会经历应力腐蚀开裂，比如氨中的黄铜，硝酸盐溶液中的碳钢，海水中的铝合金等。
不锈钢在氯化物环境中容易受到应力腐蚀而开裂。
目前，应力腐蚀的机理还不完全清楚，但通过实验和经验已经找到了减小应力腐蚀的方法。
比如，使用双相不锈钢2205，可以提高抗应力腐蚀能力，因为它对氯化物应力腐蚀开裂具有优异的抵抗力。
3.不锈钢的分类
根据不同的微观组织结构，不锈钢可以分为马氏体，奥氏体，铁素体，及双相不锈钢（奥氏体和铁素体双相）。
不同种类的不锈钢铬镍含量
不锈钢家族
奥氏体不锈钢和双相不锈钢
奥氏体不锈钢
（1）奥氏体不锈钢
奥氏体不锈钢至少含有16%的铬，和6%的镍。
例如，著名的304不锈钢就是奥氏体不锈钢，它含有18%的铬和8%的镍，也称为18/8不锈钢。镍的加入，可以使得奥氏体不锈钢在低温下也可以使用，而不至于脆断（低温硬脆）。
奥氏体不锈钢分为3系列和2系列不锈钢，300系列不锈钢，是含铬和镍的不锈钢，而200系列不锈钢，则是含铬，镍和锰的不锈钢。
此类不锈钢可以通过冷加工来硬化，但不能通过热处理来硬化。
在退火状态下，奥氏体不锈钢基本上都是非磁性的，但也有一部分可能会因为冷加工而变得略带磁性。
奥氏体不锈钢具有出色的耐腐蚀性，优异的成型性。
常用的奥氏体不锈钢有303，304，316，317等。
304不锈钢：它可以承受建筑中的普通锈蚀，可以抵抗食品加工环境（高酸和氯化物高温条件除外），还可以抵抗有机化学物质，染料和多种无机化学物质。
304 L不锈钢（L=Low，低碳）：在中等温度和浓度下能很好地抵抗硝酸和硫酸，广泛用于存储液化气，家用电器和其他消费品，像厨房设备，医院设备。
316不锈钢：此类不锈钢比304不锈钢含有更多的镍和2-3％的钼，所以比304不锈钢具有更好的耐腐蚀性，尤其是在易于引起点蚀的氯化物环境中。
317不锈钢：含有3-4％的钼，并且比316含有更多的铬，可以更好地抵抗点蚀和缝隙腐蚀。
（2）铁素体不锈钢
铁素体不锈钢，是直铬400系列不锈钢，它们含有10.5%－25%的铬，具有中等强度的抗腐蚀性能和较差的加工性，比如430，409就是铁素体不锈钢。
此类不锈钢不能通过热处理进行硬化，而只能通过冷加工进行中等程度的硬化，它们是导磁的，具有良好的延展性，并具有抗腐蚀和抗氧化性。
430是最基本的铁素体不锈钢。
铁素体和马氏体不锈钢
铁素体不锈钢
（3）马氏体不锈钢
马氏体不锈钢是400系列不锈钢，它的主要合金元素也是铬，相比于铁素体不锈钢，马氏体不锈钢的碳含量较高，而铬含量较低，例如410和416只含有12%的铬。
这类合金可以通过热处理进行硬化，有磁性，具有中等抗腐蚀性能。 并且它们具有相当好的延展性，热处理后可以使其抗拉强度达到1379 MPa。
马氏体不锈钢
410不锈钢是马氏体不锈钢系列的基本合金，它在三种通用不锈钢中具有最低的合金含量，一般用于需要强度和耐腐蚀性相结合的高应力零件，例如紧固件。
410不锈钢在温和的大气，蒸汽和许多温和的化学环境中具有抗腐蚀能力。
（4）双相不锈钢（奥氏体＋铁素体）
双相不锈钢的微观结构是奥氏体和铁素体的混合，所以它即具有奥氏体不锈钢，也具有铁素不锈钢的特性。
比如，虽然不如铁素体不锈钢抗应力腐蚀能力强，但是它也有很高的耐氯化物应力腐蚀开裂性能，具有出色的抗点蚀和缝隙腐蚀性能，并且其屈服强度约为传统不锈钢的两倍。
329型和2205型是典型的双相合金。
此外，一般双相不锈钢的耐蚀性，等于或优于304和316，并且总体而言，其抗点蚀耐性优于316，因为这些合金含铬量非常高，有大约22％至25％的Cr。
（5）沉淀硬化不锈钢
这些也是铬镍钢，最大优点是可以在“固溶处理”条件下提供很高的拉伸强度。该组中最常见的是“17-4 PH”，也称为630不锈钢，其成分为17％铬，4％镍，4％铜和0.3％铌。
不锈钢性质对比
4.303，304，316，420，440常用不锈钢的特性
303，304，316这三种不锈钢都是奥氏体不锈钢，主要合金元素是铬和镍，大多数时候没有磁性，冷加工后略带磁性，机械物理性能差不多，主要区别在于抗腐蚀性和价格上。
而410，420，440，440C则属于马氏体不锈钢，这类不锈钢主要合金元素是铬，不含有镍元素，总体抗腐蚀性能没有奥氏体不锈钢好，有磁性。
常用不锈钢性能对比
说好的不锈钢大全
304不锈钢的铬含量最少为18％，镍的含量至少为8％，因此其别名为18/8不锈钢。这种不锈钢具有优异的抗氧化和抗腐蚀性，是用途最广，最常见的奥氏体不锈钢，与316不锈钢相比，304成本更低。
303是在304的基础之上加了硫或者硒，硫或硒的添加提高了切削性，其成分至少包含17％的铬，8％的镍和0.15％的硫或硒。硫的加入会稍微降低耐腐蚀性，但增加了可加工性，这就是为什么要在紧固件，衬套，轴承和其他较小的零件中使用它的原因。
316不锈钢至少包含16％的铬，10％的镍和2％的钼。304和316不锈钢之间的主要区别在于，316不锈钢含钼。
钼的添加提高了耐腐蚀性，因为钼是一种过渡金属，具有很高的耐蚀性，它还使316不锈钢具有高达871℃的高耐热性。如果环境中含有大量腐蚀性元素，或者在水下的应用，首选316不锈钢。
410不锈钢是最常用的马氏体不锈钢之一，它包含约12％的Cr，因此具有中等的耐腐蚀性。与奥氏体（如AISI304和AISI316）不同，马氏体具有磁性，可以通过碳钢和低合金钢之类的热处理进行硬化。
420不锈钢基本上是410的高碳版本，可提供更高的强度，具有一定的耐磨性，耐腐蚀性和高硬度。此类不锈钢用于制造耐大气，水蒸气，水和氧化性酸的零件，比如轴承，仪器仪表，家用电器，导轨等。
440，440C是高碳高铬马氏体不锈钢，440具有高强度，良好的硬度，耐腐蚀性，耐磨性和高温尺寸稳定性。440不锈钢可以采用与合金钢相同的方式进行淬火和回火。440C，由于其较高的退火硬度和磨料碳化铬而难以加工。
440和440C不锈钢用于在腐蚀性环境中工作的轴承零件，还可以用于制造高质量的工具，例如医用手术刀，外科和牙科器械，弹簧，餐具，凸轮，球轴承，测量工具等。