1. 鉻、鉬、氮(dan)元(yuan)素對不銹(xiu)鋼(gang)耐蝕(shi)性能的影響


  不銹鋼的耐大氣腐蝕性,基本上和耐點腐蝕(shi)性一樣,隨著鉻含量的增加會有所提高。通過大氣曝露確認的數據,其中Schmitt等(1969年)把改變了鉻含量的Fe-0.5%~28%Cr合金在美國國內的4個地方曝露了長達8年的結果。該試驗認為Cr含量如果大約為12%時,幾乎可以無視不銹鋼在大氣中重量的減少,但在海鹽離子附著的沿海地帶,按照其影響程度的不同,有必要把鉻含量增大到15.7%或18.5%以上,以確保耐腐蝕性。至今還沒有把鉬含量的影響進行系統研究的結果,但根據Truman(1979)把不同的鉬含量18Cr-8Ni和17Cr在工業地帶曝露了長達5年的結果,可以看出隨著鉬含量的增加,重量明顯地會有所減少。


  根據鋼中的耐點腐蝕性和有效的合金元素鉻、鉬、氮含量整理的日本國內的大氣曝露結果如圖5.4(1982年)所示。從圖5.4 中可以得出各個曝露地的試驗片的外觀參量可根據這些元素的含有量進行整理。此外,在海上曝露長達3年的試驗片的最大點腐蝕深度如圖5.5 (1989年)所示。由圖5.4可見,隨著表示鉻、鉬、氮含量的點腐蝕指數的增加,最大點腐蝕深度會有所變小;但同一指數的情況下,奧氏體系不銹鋼比鐵素體系的點腐蝕深度淺。通過外觀參量進行比較,高純度鐵素體系不銹鋼比奧氏體系顯示了更高的值。


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  以表面的(de)顯色面積率(lv)(WA)為基準,用RN=3(2-logWA)表示(shi))此后,矢澤(ze)等(deng)(1994年(nian))(1995年(nian))通過試驗表明,高(gao)鉻不銹(xiu)鋼的(de)耐蝕性隨著(zhu)點腐蝕指數(鐵素體(ti)系(xi):Cr+3.3Mo;奧(ao)氏體(ti)系(xi):Cr+3.3Mo+16N)的(de)增加會有(you)所提高(gao),但點腐蝕指數值相同的(de)情(qing)況下,鐵素體(ti)系(xi)不銹(xiu)鋼比雙(shuang)相和(he)奧(ao)氏體(ti)系(xi)不銹(xiu)鋼生銹(xiu)少,而且(qie)光澤(ze)的(de)保持情(qing)況很(hen)好。


2. 其他(ta)元素對不銹(xiu)鋼耐蝕性能的影響


  雖(sui)然(ran)關于其(qi)他元素(su)對(dui)耐大(da)(da)氣腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)影響并沒有進(jin)行太(tai)多的(de)探(tan)討,但(dan)在(zai)日本(ben)國(guo)內,隨著含Cu-Nb的(de)18Cr鐵(tie)素(su)體(ti)系(xi)不(bu)銹鋼的(de)開(kai)發,對(dui)銅(tong)對(dui)鐵(tie)素(su)體(ti)系(xi)不(bu)銹鋼的(de)耐大(da)(da)氣腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)影響特別(bie)引人注目。


  山本等人(ren)(1982年),研究了銅(tong)元素對(dui)19Cr-0.5Cu-Nb鋼耐銹(xiu)(xiu)性的(de)(de)影(ying)響。即使添加Cu,生銹(xiu)(xiu)點也不(bu)會(hui)變大,只是(shi)一(yi)部分有(you)所停止;而且Cu有(you)利(li)于鈍態的(de)(de)穩定化(hua),所以不(bu)僅在(zai)(zai)受氯離子(zi)影(ying)響很強的(de)(de)沿海(hai)地(di)(di)區,而且在(zai)(zai)工業地(di)(di)帶的(de)(de)二氧(yang)化(hua)硫(liu)環境當中,也具(ju)有(you)一(yi)定的(de)(de)耐銹(xiu)(xiu)性。


  另一(yi)方(fang)面(mian),伊藤等(deng)人(1983年)調(diao)查了(le)(le)影響海洋性大氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐大氣(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕性的(de)(de)(de)(de)鐵素體系不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)Cr含(han)量(liang)(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu鋼(gang)BA材料的(de)(de)(de)(de)Si(0.3%~0.6%)所產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)影響。若Cr含(han)量(liang)增加,其耐大氣(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕性也(ye)會增強;而(er)且當BA材料的(de)(de)(de)(de)表面(mian)的(de)(de)(de)(de)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)濃度較大時(shi),銹(xiu)難以向(xiang)兩邊擴(kuo)展,證明了(le)(le)耐銹(xiu)性很好。樽谷(gu)等(deng)(1991年)也(ye)證明了(le)(le)他們開發的(de)(de)(de)(de)汽車鑄(zhu)模用的(de)(de)(de)(de)17Cr-0.4Nb-0.4Cu鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)BA材料,其中(zhong)硅(gui)在表面(mian)濃縮成(cheng)二氧(yang)化硫,這說明提高了(le)(le)耐大氣(qi)腐(fu)(fu)(fu)蝕性。此外,山本等(deng)(1986年),以19Cr-0.5Cu-0.4Nb鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐銹(xiu)性好為理由,如(ru)果該(gai)鋼(gang)產生(sheng)一(yi)點腐(fu)(fu)(fu)蝕,由于含(han)有(you)銅,其腐(fu)(fu)(fu)蝕部分也(ye)會立即促進陰(yin)極反應,產生(sheng)再鈍態化。


  矢澤等(1990年)通(tong)過(guo)曝露試驗(yan)和(he)試驗(yan)室促(cu)進(jin)試驗(yan),研究了影響鐵素(su)體(ti)系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐大氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性的(de)(de)(de)C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和(he)Ti所產生的(de)(de)(de)影響。Cr提高了不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性,但含有(you)(you)24%的(de)(de)(de)話,仍(reng)不(bu)(bu)能(neng)充分防止(zhi)紅(hong)銹(xiu)的(de)(de)(de)產生;Mo和(he)Cu對(dui)(dui)于改善不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)(qi)腐(fu)蝕性很有(you)(you)效(xiao)(xiao),特別(bie)是兩元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)復合添(tian)加效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)明(ming)顯;Nb和(he)Ti也顯示了其對(dui)(dui)耐蝕性有(you)(you)一定的(de)(de)(de)改善效(xiao)(xiao)果(guo)(guo),但其程(cheng)度與(yu)Cr、Mo、Cu相(xiang)比較小。小林等(1991年)通(tong)過(guo)試驗(yan)室促(cu)進(jin)試驗(yan)和(he)對(dui)(dui)點腐(fu)蝕電位的(de)(de)(de)測(ce)(ce)定,研究了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元(yuan)素(su)對(dui)(dui)鐵素(su)體(ti)系不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐銹(xiu)性所產生的(de)(de)(de)影響,其中(zhong)Cu的(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)非常明(ming)顯,通(tong)過(guo)對(dui)(dui)點腐(fu)蝕電位的(de)(de)(de)測(ce)(ce)定得知其與(yu)其他元(yuan)素(su)不(bu)(bu)同,有(you)(you)預想不(bu)(bu)到的(de)(de)(de)耐銹(xiu)性改善效(xiao)(xiao)果(guo)(guo)。


  如上所述,特別是(shi)對于鐵素體系不銹鋼,銅元素當初是(shi)為了提高耐大氣腐蝕(shi)性替代鉬而添加的,但證(zheng)實了銅的耐蝕(shi)性效果非常大。