要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不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)(ge)(ge)是不(bu)銹鋼(gang)(gang)都(dou)含有的(de)(de)(de)元素(su),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)是鐵素(su)體形成(cheng)元素(su)。鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)主要作用是耐腐蝕(shi)。從圖(tu)1-3中(zhong)(zhong)(zhong)可以看(kan)出在(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)添加鉻(ge)(ge)(ge)(ge)對腐蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)影響(xiang)。當金(jin)屬(shu)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量(liang)達到(dao)12%時,在(zai)大氣環境下或(huo)在(zai)氧(yang)化(hua)性(xing)介質中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)可以自發形成(cheng)一(yi)種穩定(ding)的(de)(de)(de)、透(tou)明的(de)(de)(de)、極薄(bo)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)來阻止腐蝕(shi),使金(jin)屬(shu)基本上不(bu)會生銹。較高的(de)(de)(de)合金(jin)含量(liang)可通過強化(hua)薄(bo)膜(mo)和快速自我修復薄(bo)膜(mo)來提高抗腐蝕(shi)性(xing)。不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量(liang)上限為30%.在(zai)氧(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)與鐵的(de)(de)(de)比例可以有很(hen)大的(de)(de)(de)變動,鉻(ge)(ge)(ge)(ge)最高可達到(dao)鐵的(de)(de)(de)9倍。這(zhe)種富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)具有尖晶石點(dian)陣,在(zai)許多(duo)介質中(zhong)(zhong)(zhong)都(dou)有很(hen)高的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)。當鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量(liang)低(di)于10%時,鈍(dun)(dun)化(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)不(bu)存在(zai)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(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。


 鎳是(shi)(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的穩(wen)定(ding)元素,鎳可(ke)(ke)將奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)使(shi)用(yong)(yong)范圍擴大到低溫區從圖(tu)1-4可(ke)(ke)以看出鎳的作用(yong)(yong)。在(zai)(zai)圖(tu)1-4中,斜線以上所示(shi)溫度下奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是(shi)(shi)穩(wen)定(ding)的;在(zai)(zai)這(zhe)條線以下,鐵素體(ti)(ti)和馬氏(shi)體(ti)(ti)都具有穩(wen)定(ding)的晶體(ti)(ti)結構。鎳可(ke)(ke)提高韌性(xing)和延展性(xing),使(shi)之更易(yi)于(yu)加工、制造和焊接,增強抗酸的腐蝕(shi)能(neng)力,保持鈍化膜的能(neng)力及在(zai)(zai)腐蝕(shi)介質中的抗蝕(shi)能(neng)力。


圖 4.jpg


  在不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)加(jia)入鎳時,耐腐蝕性有所改善。鎳較難(nan)氧化(hua),故氧化(hua)膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)鎳含量較少;氧化(hua)膜(mo)(mo)下富集了鎳,可增加(jia)氧化(hua)膜(mo)(mo)的(de)穩定(ding)性,尤其是(shi)在非(fei)氧化(hua)性的(de)硫(liu)酸中(zhong)(zhong)(zhong)更為顯著。將鎳加(jia)入鉻(ge)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)就會提高其在硫(liu)酸、醋酸、草酸及中(zhong)(zhong)(zhong)性鹽(yan)(特別是(shi)硫(liu)酸鹽(yan))中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)耐腐蝕性。


 錳類似于鎳,當添加錳或用錳替代鎳時,都(dou)會(hui)提(ti)高(gao)不銹鋼的強(qiang)度。在(zai)(zai)(zai)鉻(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中加入(ru)錳(在(zai)(zai)(zai)Cr≥17%的(de)(de)情況下),對鋼(gang)的(de)(de)耐蝕(shi)性沒有(you)多(duo)大(da)的(de)(de)影響。但錳可以大(da)大(da)提(ti)高鉻(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在(zai)(zai)(zai)有(you)機酸(如醋(cu)酸、甲酸、乙醇酸)中的(de)(de)耐腐蝕(shi)性,促使鉻(ge)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)達到鈍化狀態,在(zai)(zai)(zai)這方面錳的(de)(de)作(zuo)用比鎳的(de)(de)用更明顯。


可(ke)提高鈍化膜的(de)強(qiang)度,增強(qiang)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(zhong)有氯離(li)子的(de)情況(kuang)下。鉬也可(ke)提高對氯化物(wu)應力(li)(li)腐蝕(shi)斷(duan)裂的(de)抵抗能力(li)(li)。利用固溶強(qiang)化的(de)方法,鉬可(ke)提高奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)高溫強(qiang)度和馬氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)抗回火能力(li)(li)。


鉬(mu)能提高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)鈍化能力(li),擴大不(bu)銹(xiu)鋼的(de)鈍化介質(zhi)范(fan)圍。如(ru)在熱硫酸(suan)、稀鹽酸(suan)、磷酸(suan)及有(you)(you)機酸(suan)中(zhong),含鉬(mu)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼都有(you)(you)滿(man)意的(de)使用(yong)效果。不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)加(jia)入鉬(mu),可(ke)(ke)(ke)以形(xing)成(cheng)含鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)化膜。這種(zhong)含鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)化膜具有(you)(you)更高(gao)的(de)穩(wen)定性(xing)(xing),在許多強腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)中(zhong)都不(bu)易溶(rong)解(jie)。它還可(ke)(ke)(ke)以防止鹵(lu)族元素離(li)子(特別(bie)是氯離(li)子)對(dui)(dui)氧(yang)(yang)(yang)化膜的(de)破壞。因為氯離(li)子半(ban)徑(jing)很小,可(ke)(ke)(ke)以穿透不(bu)夠(gou)(gou)致(zhi)密的(de)氧(yang)(yang)(yang)化膜,與鋼起作用(yong),生(sheng)成(cheng)可(ke)(ke)(ke)溶(rong)的(de)腐(fu)蝕(shi)產物,在局部(bu)區域(yu)形(xing)成(cheng)點腐(fu)蝕(shi)。含鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)化膜對(dui)(dui)氯離(li)子有(you)(you)足夠(gou)(gou)的(de)穩(wen)定性(xing)(xing)。


 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)屬(shu)間相(xiang)是指由(you)鋼中的(de)兩種或兩種以上的(de)金(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)構成的(de)金(jin)屬(shu)間化合物,也(ye)簡稱為中間相(xiang)。廣義地講,凡以元(yuan)素(su)周期表中過(guo)渡族(zu)元(yuan)素(su)(錳、鐵、鈷和鎳等(deng))為基體,含有(you)A副族(zu)元(yuan)素(su)(鈦、釩和鉻等(deng))的(de)合金(jin)系(xi)在(zai)適合生成的(de)條(tiao)件(jian)下都能形(xing)成一系(xi)列金(jin)屬(shu)間相(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(gui)、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅(tong)可提(ti)高對稀酸(suan)特別是(shi)對硫(liu)酸(suan)的(de)(de)抗酸(suan)能力(li);加入3%~4%的(de)(de)銅(tong)具有(you)低的(de)(de)加工硬化率,易(yi)于成(cheng)形(xing),析出的(de)(de)銅(tong)離子還有(you)滅(mie)菌作(zuo)用(yong)。


 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(ke)提高抗氧(yang)化性。