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)是不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都含(han)(han)(han)有(you)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su),鉻(ge)(ge)是鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)。鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)主要作用是耐腐(fu)蝕(shi)(shi)。從(cong)圖1-3中(zhong)可(ke)以(yi)看(kan)出在鋼(gang)中(zhong)添加鉻(ge)(ge)對腐(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)影響。當金屬(shu)中(zhong)鉻(ge)(ge)含(han)(han)(han)量達(da)到12%時(shi),在大(da)氣環境(jing)下或在氧(yang)化(hua)(hua)性介(jie)質(zhi)中(zhong)鉻(ge)(ge)可(ke)以(yi)自發形(xing)成一種穩定的(de)(de)(de)、透明的(de)(de)(de)、極薄的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)膜來(lai)阻止腐(fu)蝕(shi)(shi),使金屬(shu)基(ji)本上不會生銹(xiu)(xiu)。較高的(de)(de)(de)合金含(han)(han)(han)量可(ke)通過(guo)強化(hua)(hua)薄膜和(he)快速自我修復薄膜來(lai)提(ti)高抗腐(fu)蝕(shi)(shi)性。不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)含(han)(han)(han)量上限為30%.在氧(yang)化(hua)(hua)膜中(zhong),鉻(ge)(ge)與鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)比(bi)例可(ke)以(yi)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)變動,鉻(ge)(ge)最高可(ke)達(da)到鐵(tie)(tie)的(de)(de)(de)9倍。這種富鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)膜具有(you)尖晶石點陣,在許多介(jie)質(zhi)中(zhong)都有(you)很高的(de)(de)(de)穩定性。當鋼(gang)中(zhong)鉻(ge)(ge)含(han)(han)(han)量低于10%時(shi),鈍化(hua)(hua)膜中(zhong)不存在鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)。


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 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)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)穩定元素,鎳可(ke)將(jiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)使用范(fan)圍擴大到低溫區從圖(tu)1-4可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出(chu)鎳的(de)(de)(de)(de)作用。在(zai)(zai)圖(tu)1-4中(zhong),斜線(xian)以(yi)(yi)上所示溫度(du)下奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)是(shi)穩定的(de)(de)(de)(de);在(zai)(zai)這條線(xian)以(yi)(yi)下,鐵素體(ti)和(he)馬氏(shi)(shi)體(ti)都具有穩定的(de)(de)(de)(de)晶體(ti)結構。鎳可(ke)提高韌性和(he)延展性,使之更(geng)易于加工、制造(zao)和(he)焊接,增強(qiang)抗酸的(de)(de)(de)(de)腐蝕能(neng)(neng)力,保持鈍(dun)化膜(mo)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力及在(zai)(zai)腐蝕介(jie)質中(zhong)的(de)(de)(de)(de)抗蝕能(neng)(neng)力。


圖 4.jpg


  在(zai)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)加(jia)入鎳(nie)時,耐腐蝕(shi)性有所改善(shan)。鎳(nie)較難氧(yang)化(hua),故氧(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong)鎳(nie)含量較少(shao);氧(yang)化(hua)膜(mo)下富集(ji)了鎳(nie),可增加(jia)氧(yang)化(hua)膜(mo)的(de)穩定性,尤(you)其是在(zai)非氧(yang)化(hua)性的(de)硫(liu)酸中(zhong)(zhong)更(geng)為顯著。將鎳(nie)加(jia)入鉻不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)就會提高其在(zai)硫(liu)酸、醋酸、草酸及中(zhong)(zhong)性鹽(特別是硫(liu)酸鹽)中(zhong)(zhong)的(de)耐腐蝕(shi)性。


 錳類似于鎳,當(dang)添加(jia)錳或用錳替代鎳時,都會提高不銹鋼的強度。在鉻不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中加入錳(在Cr≥17%的情況下(xia)),對(dui)鋼(gang)(gang)的耐蝕(shi)性沒有多大的影響。但錳可(ke)以大大提(ti)高鉻不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在有機酸(suan)(如(ru)醋(cu)酸(suan)、甲酸(suan)、乙醇酸(suan))中的耐腐蝕(shi)性,促(cu)使鉻不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)達到(dao)鈍化狀態,在這方面(mian)錳的作(zuo)用比鎳的用更明(ming)顯。


可提高鈍化膜的(de)強度,增強耐(nai)局部腐蝕性(xing),如耐(nai)點蝕、縫隙腐蝕,特別是在鹵鹽或海水(shui)中有氯離子的(de)情況下。鉬也可提高對氯化物應力腐蝕斷裂的(de)抵(di)抗能力。利用固溶強化的(de)方法(fa),鉬可提高奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)高溫(wen)強度和馬氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼的(de)抗回(hui)火能力。


鉬(mu)(mu)(mu)能提(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)能力(li),擴大不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)介(jie)質(zhi)范圍。如在(zai)(zai)熱硫酸、稀鹽酸、磷酸及有(you)機(ji)酸中(zhong),含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼都(dou)有(you)滿意的(de)(de)(de)(de)使用(yong)效果。不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)加入鉬(mu)(mu)(mu),可以(yi)形(xing)成(cheng)含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜。這(zhe)種(zhong)含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜具有(you)更高的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性,在(zai)(zai)許多強腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)中(zhong)都(dou)不(bu)易溶解。它還可以(yi)防止(zhi)鹵族元素離(li)子(特別(bie)是氯(lv)離(li)子)對(dui)氧化(hua)膜的(de)(de)(de)(de)破壞(huai)。因為氯(lv)離(li)子半徑很(hen)小,可以(yi)穿透(tou)不(bu)夠(gou)致密的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜,與鋼起作(zuo)用(yong),生成(cheng)可溶的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產物(wu),在(zai)(zai)局部(bu)區域(yu)形(xing)成(cheng)點腐(fu)蝕(shi)。含(han)(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)膜對(dui)氯(lv)離(li)子有(you)足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)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(jin)屬間(jian)相(xiang)是指由鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)兩種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)上的(de)(de)金(jin)屬元(yuan)素構成的(de)(de)金(jin)屬間(jian)化合物(wu),也簡稱為中(zhong)間(jian)相(xiang)。廣(guang)義地講,凡(fan)以(yi)元(yuan)素周期表中(zhong)過渡(du)族元(yuan)素(錳、鐵(tie)、鈷和(he)鎳等(deng))為基體,含有A副族元(yuan)素(鈦、釩和(he)鉻(ge)等(deng))的(de)(de)合金(jin)系在適合生成的(de)(de)條(tiao)件下都能形成一系列金(jin)屬間(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、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅(tong)可提高(gao)對稀(xi)酸特別是對硫(liu)酸的抗酸能力;加(jia)(jia)入3%~4%的銅(tong)具有低的加(jia)(jia)工硬化率,易于成形,析出的銅(tong)離子(zi)還有滅菌作用。


 硫、硅(gui)和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰、鐿(yi)、鑭可提高抗氧(yang)化性。