要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不(bu)銹鋼(gang)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)鋼都(dou)含(han)有(you)的(de)元素,鉻(ge)(ge)是鐵素體形成元素。鉻(ge)(ge)的(de)主要(yao)作用是耐腐蝕。從圖(tu)1-3中可(ke)(ke)以看出(chu)在鋼中添(tian)加鉻(ge)(ge)對腐蝕性的(de)影響。當金(jin)(jin)屬中鉻(ge)(ge)含(han)量達到(dao)12%時,在大氣(qi)環(huan)境(jing)下或在氧(yang)化性介質中鉻(ge)(ge)可(ke)(ke)以自發(fa)形成一種穩定(ding)的(de)、透(tou)明的(de)、極薄的(de)鈍化膜(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)阻止腐蝕,使(shi)金(jin)(jin)屬基本上不會(hui)生銹(xiu)。較高的(de)合金(jin)(jin)含(han)量可(ke)(ke)通過(guo)強化薄膜(mo)(mo)(mo)(mo)和快速自我修復薄膜(mo)(mo)(mo)(mo)來(lai)提(ti)高抗腐蝕性。不銹(xiu)鋼的(de)鉻(ge)(ge)含(han)量上限為30%.在氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)中,鉻(ge)(ge)與鐵的(de)比例可(ke)(ke)以有(you)很大的(de)變動,鉻(ge)(ge)最(zui)高可(ke)(ke)達到(dao)鐵的(de)9倍。這(zhe)種富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)具有(you)尖晶石點(dian)陣(zhen),在許多(duo)介質中都(dou)有(you)很高的(de)穩定(ding)性。當鋼中鉻(ge)(ge)含(han)量低于10%時,鈍化膜(mo)(mo)(mo)(mo)中不存(cun)在鉻(ge)(ge)的(de)氧(yang)化物。

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)體的(de)(de)穩定元素,鎳可將奧(ao)氏(shi)體使用(yong)范圍擴大到(dao)低溫(wen)區從圖1-4可以(yi)看出鎳的(de)(de)作用(yong)。在圖1-4中,斜線以(yi)上所示溫(wen)度下奧(ao)氏(shi)體是(shi)穩定的(de)(de);在這條線以(yi)下,鐵(tie)素體和馬氏(shi)體都具(ju)有穩定的(de)(de)晶(jing)體結構。鎳可提高韌性(xing)和延展性(xing),使之更易于加工、制造(zao)和焊接,增(zeng)強抗(kang)酸的(de)(de)腐蝕能力,保持鈍化膜的(de)(de)能力及在腐蝕介質中的(de)(de)抗(kang)蝕能力。

在不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)加(jia)入鎳(nie)(nie)(nie)時(shi),耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)有所改善。鎳(nie)(nie)(nie)較(jiao)難氧(yang)化(hua),故氧(yang)化(hua)膜(mo)中(zhong)鎳(nie)(nie)(nie)含(han)量較(jiao)少(shao);氧(yang)化(hua)膜(mo)下(xia)富集(ji)了(le)鎳(nie)(nie)(nie),可(ke)增加(jia)氧(yang)化(hua)膜(mo)的穩定性(xing),尤其是在非氧(yang)化(hua)性(xing)的硫(liu)酸(suan)中(zhong)更為顯著。將(jiang)鎳(nie)(nie)(nie)加(jia)入鉻不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)就會提高其在硫(liu)酸(suan)、醋酸(suan)、草酸(suan)及中(zhong)性(xing)鹽(特別是硫(liu)酸(suan)鹽)中(zhong)的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)。
錳(meng)類似于鎳,當添加錳或用錳替代鎳時,都(dou)會提高(gao)不銹鋼的強(qiang)度。在(zai)鉻不銹(xiu)鋼中加入錳(meng)(meng)(在(zai)Cr≥17%的(de)(de)情況(kuang)下),對鋼的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)沒有多大的(de)(de)影響。但(dan)錳(meng)(meng)可以(yi)大大提高鉻不銹(xiu)鋼在(zai)有機(ji)酸(如醋(cu)酸、甲(jia)酸、乙(yi)醇酸)中的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性(xing),促(cu)使鉻不銹(xiu)鋼達到鈍化狀態,在(zai)這(zhe)方面錳(meng)(meng)的(de)(de)作用比鎳的(de)(de)用更明顯。
鉬(mu)可提高(gao)(gao)鈍化膜(mo)的(de)強(qiang)度,增(zeng)強(qiang)耐局部腐(fu)蝕(shi)(shi)性,如耐點蝕(shi)(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi),特(te)別是在鹵鹽或海水中有氯(lv)離(li)子的(de)情況(kuang)下。鉬也可提高(gao)(gao)對氯(lv)化物應力腐(fu)蝕(shi)(shi)斷裂(lie)的(de)抵抗能(neng)力。利用固(gu)溶(rong)強(qiang)化的(de)方法,鉬可提高(gao)(gao)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)高(gao)(gao)溫(wen)強(qiang)度和馬氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)抗回火能(neng)力。
鉬能(neng)提高不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)能(neng)力,擴(kuo)大不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)鈍化(hua)介質范圍。如在熱硫酸(suan)(suan)、稀鹽酸(suan)(suan)、磷(lin)酸(suan)(suan)及有(you)(you)機酸(suan)(suan)中(zhong),含(han)鉬的(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)都有(you)(you)滿意的(de)(de)使用(yong)效(xiao)果。不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)加入鉬,可(ke)以形成(cheng)含(han)鉬的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)。這種(zhong)含(han)鉬的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)具有(you)(you)更高的(de)(de)穩定(ding)性(xing),在許多強(qiang)腐(fu)蝕(shi)介質中(zhong)都不(bu)易溶(rong)解。它還可(ke)以防止鹵族元(yuan)素離子(zi)(zi)(特別(bie)是氯(lv)離子(zi)(zi))對氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)的(de)(de)破壞。因為氯(lv)離子(zi)(zi)半徑(jing)很小(xiao),可(ke)以穿透(tou)不(bu)夠致(zhi)密的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo),與鋼(gang)起作用(yong),生成(cheng)可(ke)溶(rong)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產物,在局部區(qu)域形成(cheng)點腐(fu)蝕(shi)。含(han)鉬的(de)(de)氧(yang)化(hua)膜(mo)(mo)對氯(lv)離子(zi)(zi)有(you)(you)足夠的(de)(de)穩定(ding)性(xing)。
氮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)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)(xiang)是指由(you)鋼中的(de)兩種或兩種以上的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)元(yuan)素(su)構成的(de)金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)化合(he)物,也簡稱(cheng)為中間(jian)相(xiang)(xiang)(xiang)。廣義地講(jiang),凡以元(yuan)素(su)周(zhou)期表中過渡(du)族元(yuan)素(su)(錳、鐵、鈷(gu)和(he)(he)鎳(nie)等(deng))為基體,含(han)有A副(fu)族元(yuan)素(su)(鈦、釩和(he)(he)鉻(ge)等(deng))的(de)合(he)金(jin)(jin)(jin)系在適(shi)合(he)生成的(de)條件下都能形成一(yi)系列金(jin)(jin)(jin)屬(shu)間(jian)相(xiang)(xiang)(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。
銅可提高對稀酸(suan)(suan)特別是對硫(liu)酸(suan)(suan)的抗酸(suan)(suan)能力;加入3%~4%的銅具有低的加工硬化率,易于成(cheng)形,析(xi)出的銅離子還有滅菌作用。
硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。
鈰、鐿(yi)、鑭可提高(gao)抗(kang)氧化(hua)性。

