1. 鉻、鉬等元(yuan)素對鐵素體(ti)不銹鋼耐蝕性(xing)能(neng)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%)對鐵素體不銹鋼點腐蝕性的影響,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。


  宮川(chuan)等(deng)(1975年(nian))[41]使(shi)用25℃、5%NaCl溶液,檢(jian)測(ce)了(le)Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影(ying)響18Cr鋼(gang)在(zai)食鹽(yan)水中的點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電位,結果(guo)表(biao)明鉬含(han)量增(zeng)加后(hou),點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電位升高(即(ji)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)能力增(zeng)強(qiang));錳含(han)量在(zai)1%以(yi)上時點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電位不受(shou)影(ying)響,1%以(yi)下(xia)時含(han)量越少,點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電位越高;硫含(han)量越多,點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電位越低。


  久松等(1976年)采用(yong)再(zai)鈍(dun)化(hua)電位(wei)(縫隙內溶解反應完全(quan)(quan)停止后,再(zai)度發生鈍(dun)化(hua)的電位(wei))此為衡(heng)量(liang)縫隙腐(fu)蝕安全(quan)(quan)性(xing)的標準,研究(jiu)了鉬含量(liang)對(dui)25%Cr鋼(gang)的影(ying)響,表明(ming)鉬具有(you)防止縫隙腐(fu)蝕的效果。


  還有,辻(1976年(nian))等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素的(de)(de)含量對(dui)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中(zhong)的(de)(de)18Cr-Mo系鋼點腐蝕的(de)(de)影響,其中(zhong)對(dui)耐點腐蝕性影響較大(da)的(de)(de)鉻及(ji)鉬的(de)(de)影響如下式所示。


  30℃時的腐蝕度=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)


  由此可知,鉬的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)效果(guo)是鉻(ge)的(de)(de)1~2倍。另外(wai),它還表明了含(han)有Cr、Mo組合成(cheng)分的(de)(de)鋼19Cr-2Mo和(he)18Cr-3Mo都具有比SUS304更強(qiang)的(de)(de)耐(nai)點腐(fu)蝕性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對(dui)點腐(fu)蝕的(de)(de)影(ying)響(xiang)(xiang)都很小。


  另外(wai),岡田等(1987年)[44]使用54種(zhong)不銹(xiu)(xiu)鋼,測定了它們在(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)液中的縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)的臨界電位(wei),即縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)再鈍(dun)化(hua)電位(wei),然后經過(guo)重回歸分析,更加(jia)明確了合金元素對縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)的影(ying)響,其中Mo、Ni元素使鐵素體不銹(xiu)(xiu)鋼(15種(zhong))的縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)再鈍(dun)化(hua)電位(wei)升高。另外(wai),還在(zai)25℃的12%NaCl溶(rong)液中測定了衡量(liang)耐縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)能力的去(qu)鈍(dun)化(hua)pH值(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子的加(jia)水分解(jie),縫(feng)隙內(nei)的pH值(zhi)下(xia)(xia)降,活性溶(rong)解(jie)開始的pH值(zhi)),鐵素體的脫離鈍(dun)化(hua)pH值(zhi)如下(xia)(xia)式(shi)所示,Mo、Ni的影(ying)響同樣存在(zai)。


    pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15


2. 鈦(tai)、鈮、鋯元素(su)對鐵素(su)體不銹鋼(gang)耐蝕(shi)性能(neng)的影(ying)響


與Cr、Mo不(bu)(bu)同(tong),為防止(zhi)鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹鋼發(fa)生晶間腐蝕(shi)(shi)而添加的(de)Ti、Nb、Zr等元(yuan)素(su),是通(tong)過固定C、N來改(gai)善耐(nai)點腐蝕(shi)(shi)性和耐(nai)縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)性的(de),另外Ti還擁有(you)其他功效。


首先,小(xiao)林等(1973年(nian))研究了(le)(le)V、Ti、Zr的(de)(de)(de)(de)添加(jia)對(dui)17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐點腐蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),結果表(biao)明(ming)Ti、Zr通過固定C、N來抑制鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳化(hua)物或氮化(hua)物的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成,由此來影(ying)響(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐點腐蝕(shi)(shi)性。而且他們還在(zai)試驗中證(zheng)明(ming)了(le)(le)釩對(dui)耐點腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)雖然與C、N的(de)(de)(de)(de)固定無關(guan),但釩的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)程度比(bi)鉬要小(xiao)。


另外,門(men)等(1976年)證明(ming)了(le)在17Cr系鋼中添(tian)加(jia)(jia)鈦后,其(qi)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(耐(nai)銹性)增(zeng)強,尤其(qi)是未(wei)與C、N結(jie)合(he)的(de)(de)固溶Ti的(de)(de)含量達(da)到0.2%以上時,容易引發腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)MnS消失,并(bing)變為TiS.山本等(1976年)針對C、N影響大(da)大(da)減少(shao)的(de)(de)超低C、N13Cr鋼所做試驗表明(ming),添(tian)加(jia)(jia)0.3%的(de)(de)Ti后,鈍化膜會更加(jia)(jia)穩定,因此固溶Ti能有效防止(zhi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。


足立等(deng)(1978年)也(ye)對(dui)17Cr鋼(gang)進行了系(xi)統性(xing)的(de)研(yan)究,結果發現鈦(tai)(tai)或鈮(ni)的(de)添加(jia)能(neng)提(ti)高17Cr鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)(nai)點腐蝕性(xing),這一效果能(neng)通過這些元素與(yu)C+N總量的(de)比(bi)例來表示(shi),而添加(jia)了Ti元素的(de)鋼(gang)材(cai)耐(nai)(nai)(nai)點腐蝕能(neng)力更強。這是因為(wei)添加(jia)了鈮(ni)元素的(de)鋼(gang)材(cai)中含有MnS,而鈦(tai)(tai)促(cu)使了硫化物的(de)生成,這使容(rong)易(yi)引發腐蝕的(de)MnS消(xiao)失。而且鈦(tai)(tai)也(ye)有抑制蝕孔內(nei)活(huo)性(xing)溶(rong)解的(de)作用。另外,中田等(deng)(1979年)也(ye)認(ren)為(wei)在17Cr-Ti鋼(gang)中,主(zhu)要(yao)原材(cai)料和介質的(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性(xing)也(ye)隨(sui)著鈦(tai)(tai)含量的(de)增多而提(ti)高,固溶(rong)鈦(tai)(tai)改善了耐(nai)(nai)(nai)銹性(xing)。


并(bing)且,根(gen)據足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更好(hao)的18Cr-2Mo中添加鈦(tai)和鈮(ni)后,鈦(tai)和鈮(ni)的差別顯示不出來。