1. 鉻、鉬等元素對鐵素體不銹鋼耐蝕性(xing)能的影響
岡田等(1973年)通過氯化鐵浸泡試驗和陽極極化試驗,檢測了Cr(20%~30%)、Mo(0%~4%)及Nb(0%~2%)對鐵素體不銹鋼耐點(dian)腐蝕性的影響,結果顯示耐點腐蝕性主要由鉻和鉬的含量決定,當鉻含量為25%以上時,鐵的鈍化特性明顯得到改善。由此,岡田研制開發了25 Cr-3Mo-0.7Nb-0.03C鋼。為了進一步增強該不銹鋼的韌性,他們使鋼中的鎳元素增至8%,這樣之后耐點腐蝕能力反而下降,這是因為鐵素體單相變成了雙相的緣故。另外,小川等(1978年)通過AES、XPS發現,鋼鐵中的鉻含量越多,鈍化膜中的鉻比例越大,從而鈍化膜更穩定,這正是高鉻鋼擁有良好的耐點腐蝕能力的原因所在。
宮(gong)川等(1975年(nian))[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如(ru)何影響18Cr鋼在食鹽水中(zhong)的(de)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei),結果表(biao)明鉬含(han)(han)量(liang)增加(jia)后,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)升(sheng)高(gao)(即耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力增強);錳含(han)(han)量(liang)在1%以(yi)上時點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)不(bu)受影響,1%以(yi)下(xia)時含(han)(han)量(liang)越(yue)少,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)越(yue)高(gao);硫含(han)(han)量(liang)越(yue)多,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)位(wei)越(yue)低。
久松等(1976年)采用(yong)再鈍化(hua)電位(wei)(縫隙內溶解反應完全(quan)停止(zhi)后,再度發(fa)生鈍化(hua)的(de)電位(wei))此為(wei)衡量縫隙腐蝕(shi)安全(quan)性的(de)標(biao)準(zhun),研究了鉬含量對(dui)25%Cr鋼的(de)影(ying)響,表明鉬具(ju)有防止(zhi)縫隙腐蝕(shi)的(de)效果。
還有(you),辻(辻)(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微量元素的(de)含量對(dui)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中的(de)18Cr-Mo系(xi)鋼點腐(fu)蝕(shi)的(de)影(ying)響,其中對(dui)耐點腐(fu)蝕(shi)性影(ying)響較大(da)的(de)鉻及鉬(mu)的(de)影(ying)響如下式所示。
30℃時(shi)的腐蝕度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時的腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由(you)此可知(zhi),鉬的影響效(xiao)果是鉻(ge)的1~2倍。另外,它還表明了含有(you)Cr、Mo組合(he)成(cheng)分(fen)的鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具(ju)有(you)比SUS304更強的耐點腐(fu)(fu)蝕性(xing),而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐(fu)(fu)蝕的影響都很小(xiao)。
另外,岡田等(1987年)[44]使用54種不銹鋼(gang)(gang),測定(ding)了它(ta)們在(zai)80℃、5%NaCl溶液中的(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)臨界電(dian)位,即縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)位,然后(hou)經過重回歸(gui)分析,更加明確了合金元素(su)對縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang),其中Mo、Ni元素(su)使鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)(15種)的(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)位升高。另外,還在(zai)25℃的(de)(de)12%NaCl溶液中測定(ding)了衡量(liang)耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)去(qu)鈍化(hua)(hua)pH值[45](pHa depassivation pH,由于(yu)金屬離(li)子(zi)的(de)(de)加水(shui)分解,縫(feng)隙(xi)內的(de)(de)pH值下降,活性溶解開始的(de)(de)pH值),鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)脫離(li)鈍化(hua)(hua)pH值如(ru)下式所示(shi),Mo、Ni的(de)(de)影(ying)響(xiang)同樣存在(zai)。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦(tai)、鈮(ni)、鋯(gao)元素對鐵素體不銹鋼耐(nai)蝕(shi)性能的影響
與Cr、Mo不同,為防止鐵素體不銹(xiu)鋼發生晶間腐蝕而添(tian)加的(de)Ti、Nb、Zr等元素,是通過(guo)固定C、N來改善耐點腐蝕性和耐縫(feng)隙(xi)腐蝕性的(de),另(ling)外Ti還擁有其他功效。
首先,小林等(1973年(nian))研究了V、Ti、Zr的(de)(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點腐蝕性(xing)的(de)(de)影響,結果表明(ming)Ti、Zr通過(guo)固(gu)定C、N來抑制(zhi)鉻的(de)(de)碳化物或(huo)氮化物的(de)(de)生成,由此來影響鋼的(de)(de)耐點腐蝕性(xing)。而且他們還(huan)在試驗中證明(ming)了釩對耐點腐蝕的(de)(de)影響雖(sui)然與C、N的(de)(de)固(gu)定無(wu)關,但(dan)釩的(de)(de)影響程度比鉬要小。
另外,門等(deng)(1976年)證(zheng)明(ming)了在(zai)17Cr系鋼中添(tian)加鈦后,其耐點腐蝕性(耐銹性)增強(qiang),尤其是未與(yu)C、N結(jie)合的(de)固(gu)溶(rong)Ti的(de)含量達到0.2%以上時,容易(yi)引發腐蝕的(de)MnS消(xiao)失,并變為TiS.山本等(deng)(1976年)針對C、N影響大大減少的(de)超(chao)低C、N13Cr鋼所做試(shi)驗表明(ming),添(tian)加0.3%的(de)Ti后,鈍化膜會(hui)更加穩定,因(yin)此固(gu)溶(rong)Ti能(neng)有效防止腐蝕。
足立等(1978年(nian))也(ye)對17Cr鋼(gang)進行(xing)了(le)系統性(xing)的(de)研究,結果發現鈦(tai)或鈮的(de)添加能提高(gao)17Cr鋼(gang)的(de)耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing),這(zhe)一效果能通過這(zhe)些元(yuan)素(su)與C+N總量(liang)的(de)比例來(lai)表示,而添加了(le)Ti元(yuan)素(su)的(de)鋼(gang)材(cai)耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能力更強(qiang)。這(zhe)是因為添加了(le)鈮元(yuan)素(su)的(de)鋼(gang)材(cai)中(zhong)含有MnS,而鈦(tai)促(cu)使(shi)了(le)硫(liu)化物的(de)生成,這(zhe)使(shi)容(rong)易引發腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)MnS消失。而且鈦(tai)也(ye)有抑制(zhi)蝕(shi)(shi)孔內活性(xing)溶(rong)(rong)解的(de)作用。另(ling)外,中(zhong)田(tian)等(1979年(nian))也(ye)認為在17Cr-Ti鋼(gang)中(zhong),主要原材(cai)料和介(jie)質的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)也(ye)隨著鈦(tai)含量(liang)的(de)增(zeng)多(duo)而提高(gao),固溶(rong)(rong)鈦(tai)改善了(le)耐銹性(xing)。
并且(qie),根據足立(li)等(1978年)的研究,在耐蝕性(xing)更(geng)好的18Cr-2Mo中添(tian)加鈦(tai)和鈮后,鈦(tai)和鈮的差別顯示不出來。

