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)是不(bu)銹鋼(gang)都(dou)含(han)有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)元素,鉻(ge)是鐵(tie)素體形(xing)成元素。鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要作用是耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)(ke)以看出在鋼(gang)中(zhong)(zhong)添加鉻(ge)對(dui)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)影響。當金(jin)(jin)屬中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)量達到12%時,在大氣(qi)環境(jing)下(xia)或在氧(yang)(yang)化(hua)性(xing)介質(zhi)中(zhong)(zhong)鉻(ge)可(ke)(ke)以自發(fa)形(xing)成一種穩定的(de)(de)(de)(de)(de)、透(tou)明的(de)(de)(de)(de)(de)、極薄的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜來阻止(zhi)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),使金(jin)(jin)屬基本上(shang)不(bu)會生銹。較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)含(han)量可(ke)(ke)通過(guo)強(qiang)化(hua)薄膜和快速自我修復薄膜來提高(gao)抗腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)。不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)量上(shang)限為30%.在氧(yang)(yang)化(hua)膜中(zhong)(zhong),鉻(ge)與鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)比例可(ke)(ke)以有(you)(you)很大的(de)(de)(de)(de)(de)變動,鉻(ge)最(zui)高(gao)可(ke)(ke)達到鐵(tie)的(de)(de)(de)(de)(de)9倍。這(zhe)種富鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)膜具有(you)(you)尖晶石點(dian)陣,在許多介質(zhi)中(zhong)(zhong)都(dou)有(you)(you)很高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性(xing)。當鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)量低(di)于10%時,鈍(dun)化(hua)膜中(zhong)(zhong)不(bu)存(cun)在鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)物(wu)。


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)(nie)是奧氏體(ti)(ti)的穩定元素,鎳(nie)(nie)可將奧氏體(ti)(ti)使用范圍擴大到低溫區從圖(tu)1-4可以(yi)(yi)看(kan)出鎳(nie)(nie)的作用。在圖(tu)1-4中(zhong),斜線以(yi)(yi)上所(suo)示溫度下(xia)奧氏體(ti)(ti)是穩定的;在這條線以(yi)(yi)下(xia),鐵素體(ti)(ti)和(he)馬氏體(ti)(ti)都(dou)具有穩定的晶(jing)體(ti)(ti)結構。鎳(nie)(nie)可提高韌性(xing)和(he)延展(zhan)性(xing),使之(zhi)更易(yi)于加工、制造和(he)焊接(jie),增強抗酸(suan)的腐蝕能(neng)力(li),保(bao)持(chi)鈍化膜的能(neng)力(li)及在腐蝕介質中(zhong)的抗蝕能(neng)力(li)。


圖 4.jpg


  在不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)加入鎳(nie)(nie)時,耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)有所改善。鎳(nie)(nie)較(jiao)難氧(yang)化,故氧(yang)化膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)鎳(nie)(nie)含量較(jiao)少;氧(yang)化膜(mo)(mo)下富集了鎳(nie)(nie),可增加氧(yang)化膜(mo)(mo)的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)(xing)(xing),尤其是(shi)在非氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)硫(liu)(liu)酸(suan)中(zhong)(zhong)更為(wei)顯著。將鎳(nie)(nie)加入鉻不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)就會(hui)提高其在硫(liu)(liu)酸(suan)、醋酸(suan)、草酸(suan)及中(zhong)(zhong)性(xing)(xing)(xing)鹽(yan)(特(te)別是(shi)硫(liu)(liu)酸(suan)鹽(yan))中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)(xing)(xing)。


 錳類(lei)似于(yu)鎳,當添(tian)加錳或用錳替代鎳時,都(dou)會提高不銹鋼的強(qiang)度。在鉻不銹鋼(gang)中加(jia)入錳(在Cr≥17%的(de)情況下),對(dui)鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性沒有(you)多大的(de)影(ying)響(xiang)。但(dan)錳可以(yi)大大提高鉻不銹鋼(gang)在有(you)機(ji)酸(suan)(如醋酸(suan)、甲(jia)酸(suan)、乙醇酸(suan))中的(de)耐腐蝕(shi)性,促使鉻不銹鋼(gang)達到鈍化(hua)狀態(tai),在這方面錳的(de)作(zuo)用比鎳的(de)用更明顯。


可(ke)(ke)提(ti)高鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)強(qiang)度,增強(qiang)耐(nai)(nai)局部(bu)腐蝕(shi)性,如耐(nai)(nai)點蝕(shi)、縫隙(xi)腐蝕(shi),特別是在鹵鹽或(huo)海水中有氯(lv)離子的(de)(de)情況(kuang)下。鉬也可(ke)(ke)提(ti)高對(dui)氯(lv)化(hua)物應力腐蝕(shi)斷(duan)裂的(de)(de)抵抗能力。利用固溶強(qiang)化(hua)的(de)(de)方法,鉬可(ke)(ke)提(ti)高奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)(de)高溫強(qiang)度和馬氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)(de)抗回火能力。


鉬能提高(gao)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的鈍化(hua)(hua)(hua)能力(li),擴大不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的鈍化(hua)(hua)(hua)介質范圍。如(ru)在熱硫酸、稀鹽酸、磷(lin)酸及有(you)機(ji)酸中(zhong)(zhong),含(han)鉬的不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都(dou)有(you)滿意的使用(yong)效果。不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)加入鉬,可(ke)(ke)(ke)以形成含(han)鉬的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)。這(zhe)種含(han)鉬的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)具有(you)更高(gao)的穩定性(xing),在許多強(qiang)腐(fu)(fu)蝕介質中(zhong)(zhong)都(dou)不(bu)(bu)易(yi)溶解(jie)。它還(huan)可(ke)(ke)(ke)以防止鹵族元素(su)離(li)子(zi)(zi)(特別是氯離(li)子(zi)(zi))對(dui)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)的破壞。因(yin)為(wei)氯離(li)子(zi)(zi)半(ban)徑(jing)很小,可(ke)(ke)(ke)以穿(chuan)透不(bu)(bu)夠(gou)致密的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo),與(yu)鋼(gang)起作(zuo)用(yong),生成可(ke)(ke)(ke)溶的腐(fu)(fu)蝕產物,在局(ju)部區域形成點(dian)腐(fu)(fu)蝕。含(han)鉬的氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)(mo)對(dui)氯離(li)子(zi)(zi)有(you)足夠(gou)的穩定性(xing)。


 氮(dan)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(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)是指由鋼中(zhong)的(de)兩種或兩種以(yi)上的(de)金(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)構成的(de)金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化(hua)合(he)物,也簡稱為(wei)(wei)中(zhong)間(jian)相(xiang)。廣義地講,凡以(yi)元(yuan)素(su)周(zhou)期(qi)表中(zhong)過(guo)渡族元(yuan)素(su)(錳、鐵、鈷和(he)(he)鎳等(deng))為(wei)(wei)基(ji)體,含有A副族元(yuan)素(su)(鈦(tai)、釩(fan)和(he)(he)鉻等(deng))的(de)合(he)金(jin)(jin)系在適合(he)生成的(de)條件下都(dou)能形成一系列金(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)。


 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(lv)可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅可提高對稀(xi)酸特別是對硫酸的抗酸能力;加(jia)入(ru)3%~4%的銅具有(you)(you)低的加(jia)工(gong)硬化率,易于成(cheng)形,析出的銅離子還(huan)有(you)(you)滅菌(jun)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(lan)可提高抗氧化性。