要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不(bu)銹鋼的化學成分和組織,這是引起電化學腐蝕的內在原因,而腐蝕介質、溫度等是外因;尤其是鋼的化學成分,決定著電極電位差的大小和腐蝕電流的大小。


 鉻(ge)(ge)是(shi)不銹鋼都含(han)有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su),鉻(ge)(ge)是(shi)鐵(tie)素(su)體形(xing)成元素(su)。鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要作用是(shi)耐腐蝕(shi)。從(cong)圖1-3中(zhong)可以(yi)看出在(zai)(zai)鋼中(zhong)添加(jia)鉻(ge)(ge)對腐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。當(dang)金(jin)(jin)屬中(zhong)鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)達(da)到12%時,在(zai)(zai)大氣環境(jing)下或(huo)在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)中(zhong)鉻(ge)(ge)可以(yi)自發形(xing)成一種穩定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)、透明的(de)(de)(de)(de)(de)、極(ji)薄(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)來(lai)阻止(zhi)腐蝕(shi),使金(jin)(jin)屬基本(ben)上(shang)(shang)不會生(sheng)銹。較高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)含(han)量(liang)(liang)可通過強化(hua)(hua)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)和快(kuai)速自我修復(fu)薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)來(lai)提高(gao)抗腐蝕(shi)性(xing)。不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)上(shang)(shang)限為30%.在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)中(zhong),鉻(ge)(ge)與鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)比例可以(yi)有(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)變動(dong),鉻(ge)(ge)最(zui)高(gao)可達(da)到鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)9倍(bei)。這種富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)具(ju)有(you)尖(jian)晶石點(dian)陣,在(zai)(zai)許(xu)多介質(zhi)中(zhong)都有(you)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)。當(dang)鋼中(zhong)鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)(liang)低于10%時,鈍化(hua)(hua)膜(mo)(mo)中(zhong)不存在(zai)(zai)鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物。


圖 3.jpg


 不銹鋼所以耐腐蝕,主要是由于其表面有厚10埃以上的富集的鉻的氧化物薄膜。這層富集的鉻的氧化物薄膜,將其金屬與外部環境的聯系隔斷,達到防腐蝕的目的。這層氧化膜厚度一般在20~30埃之間,成分為Cr2O3,極其致密,與一般化學品不發生反應,氧和腐蝕物質無法通過這層氧化膜腐蝕內部基體。


 鎳(nie)是(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)穩定元素(su),鎳(nie)可將(jiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)使(shi)用(yong)范圍擴大到(dao)低溫區從圖1-4可以看出鎳(nie)的(de)作用(yong)。在圖1-4中,斜線以上(shang)所示(shi)溫度下奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是(shi)穩定的(de);在這條線以下,鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)馬氏(shi)體(ti)(ti)都具有穩定的(de)晶體(ti)(ti)結構。鎳(nie)可提(ti)高韌性和(he)延展性,使(shi)之(zhi)更(geng)易于(yu)加工、制(zhi)造和(he)焊接,增強(qiang)抗(kang)酸的(de)腐(fu)蝕能(neng)力(li),保持鈍化膜(mo)的(de)能(neng)力(li)及在腐(fu)蝕介質(zhi)中的(de)抗(kang)蝕能(neng)力(li)。


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  在不銹(xiu)鋼中(zhong)加(jia)入(ru)鎳(nie)(nie)時,耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)有所(suo)改(gai)善。鎳(nie)(nie)較(jiao)難(nan)氧(yang)化(hua),故氧(yang)化(hua)膜中(zhong)鎳(nie)(nie)含(han)量較(jiao)少;氧(yang)化(hua)膜下(xia)富集了鎳(nie)(nie),可增加(jia)氧(yang)化(hua)膜的(de)穩定(ding)性(xing),尤其(qi)是(shi)在非(fei)氧(yang)化(hua)性(xing)的(de)硫酸(suan)中(zhong)更為顯(xian)著。將(jiang)鎳(nie)(nie)加(jia)入(ru)鉻不銹(xiu)鋼中(zhong)就會(hui)提高(gao)其(qi)在硫酸(suan)、醋酸(suan)、草酸(suan)及中(zhong)性(xing)鹽(特(te)別是(shi)硫酸(suan)鹽)中(zhong)的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing)。


 錳(meng)類似于(yu)鎳(nie),當添加(jia)錳或用(yong)錳替代(dai)鎳(nie)時,都會提高不銹鋼的強(qiang)度。在(zai)(zai)(zai)鉻不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中加入錳(meng)(在(zai)(zai)(zai)Cr≥17%的情況(kuang)下(xia)),對鋼(gang)的耐蝕性(xing)沒有(you)多大(da)的影響。但錳(meng)可以大(da)大(da)提高鉻不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)有(you)機酸(如(ru)醋酸、甲酸、乙醇酸)中的耐腐蝕性(xing),促使鉻不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)達到鈍化狀態,在(zai)(zai)(zai)這方(fang)面錳(meng)的作用比鎳的用更明顯。


可提高鈍化膜的(de)強度,增強耐局部腐蝕(shi)性,如耐點蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi),特別是在鹵鹽(yan)或海水中有(you)氯離子(zi)的(de)情(qing)況下。鉬也可提高對氯化物應力(li)腐蝕(shi)斷(duan)裂的(de)抵抗能(neng)力(li)。利(li)用固溶強化的(de)方(fang)法,鉬可提高奧氏體(ti)不銹鋼(gang)的(de)高溫強度和(he)馬氏體(ti)不銹鋼(gang)的(de)抗回(hui)火能(neng)力(li)。


鉬(mu)能(neng)提高不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鈍化(hua)能(neng)力,擴大不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鈍化(hua)介質(zhi)范圍。如在熱(re)硫酸(suan)、稀(xi)鹽酸(suan)、磷(lin)酸(suan)及有機酸(suan)中(zhong),含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)不銹鋼(gang)(gang)都有滿意(yi)的(de)(de)(de)使用效果。不銹鋼(gang)(gang)中(zhong)加(jia)入鉬(mu),可(ke)以(yi)(yi)形成含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)。這種含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)具有更(geng)高的(de)(de)(de)穩定性,在許多強腐蝕介質(zhi)中(zhong)都不易溶(rong)解。它還可(ke)以(yi)(yi)防止鹵(lu)族元(yuan)素離(li)子(zi)(特別是氯(lv)(lv)離(li)子(zi))對氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)破(po)壞。因為氯(lv)(lv)離(li)子(zi)半徑很小,可(ke)以(yi)(yi)穿透不夠(gou)致(zhi)密的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo),與鋼(gang)(gang)起作用,生成可(ke)溶(rong)的(de)(de)(de)腐蝕產物,在局部區域形成點(dian)腐蝕。含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)對氯(lv)(lv)離(li)子(zi)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)穩定性。


 是穩定奧氏體的元素,可提高鋼的強度,在奧氏體及雙相不銹鋼中可增強耐點蝕及縫隙腐蝕的能力,并減少金屬間相(σ)在高溫或焊接時析出的機會。


 金屬間(jian)相是指(zhi)由鋼中(zhong)的(de)(de)兩種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)上的(de)(de)金屬元素構成的(de)(de)金屬間(jian)化合(he)物(wu),也簡稱為中(zhong)間(jian)相。廣義地(di)講(jiang),凡以(yi)元素周期表中(zhong)過渡族(zu)元素(錳、鐵、鈷和鎳(nie)等)為基體,含有(you)A副(fu)族(zu)元素(鈦(tai)、釩和鉻等)的(de)(de)合(he)金系(xi)在(zai)適合(he)生成的(de)(de)條件(jian)下都(dou)能形成一(yi)系(xi)列金屬間(jian)相。


 鈦、鈮能優先與碳和氮結合形成碳化物和氮化物,改善高溫強度性能并阻止鉻的碳化物的形成,防止晶間腐蝕。鈮還可提高高溫蠕變斷裂強度。


 硅、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅(tong)可提高對稀(xi)酸特別是對硫酸的(de)抗酸能力(li);加入3%~4%的(de)銅(tong)具有低的(de)加工硬化(hua)率,易于成形,析出(chu)的(de)銅(tong)離子還有滅(mie)菌作用。


 硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰、鐿、鑭可提高抗氧(yang)化性。