1. 鉻、鉬等元素(su)對鐵素(su)體不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)性能的影響
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。
宮川等(deng)(1975年)[41]使用(yong)25℃、5%NaCl溶液,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼(gang)在食(shi)鹽水中的點腐(fu)蝕電(dian)位(wei),結果表明鉬含(han)量(liang)增加(jia)后(hou),點腐(fu)蝕電(dian)位(wei)升高(即耐(nai)點腐(fu)蝕能力增強);錳含(han)量(liang)在1%以上時(shi)點腐(fu)蝕電(dian)位(wei)不受影響,1%以下(xia)時(shi)含(han)量(liang)越(yue)少,點腐(fu)蝕電(dian)位(wei)越(yue)高;硫含(han)量(liang)越(yue)多(duo),點腐(fu)蝕電(dian)位(wei)越(yue)低。
久(jiu)松等(1976年)采用再鈍化(hua)電位(縫隙內(nei)溶解反(fan)應完全停(ting)止后,再度發生鈍化(hua)的電位)此為衡量縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)安全性(xing)的標(biao)準,研究了鉬含量對(dui)25%Cr鋼的影響(xiang),表(biao)明鉬具有防止縫隙腐(fu)(fu)蝕(shi)的效果。
還(huan)有,辻(1976年)等(deng)分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微量元素的含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中(zhong)的18Cr-Mo系鋼點腐蝕(shi)的影(ying)響(xiang),其中(zhong)對耐點腐蝕(shi)性影(ying)響(xiang)較大的鉻(ge)及鉬(mu)的影(ying)響(xiang)如下式所示。
30℃時的(de)腐蝕(shi)度(du)=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時的腐蝕(shi)度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由此可知,鉬的影響效果是鉻的1~2倍。另外,它(ta)還(huan)表明了含有Cr、Mo組(zu)合成分(fen)的鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具(ju)有比SUS304更強的耐(nai)點腐蝕(shi)性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐蝕(shi)的影響都很小。
另外,岡田(tian)等(1987年)[44]使用54種(zhong)不銹鋼,測定了它們在80℃、5%NaCl溶(rong)液中的(de)(de)縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)臨界電(dian)位(wei)(wei),即縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)位(wei)(wei),然后經(jing)過重(zhong)回歸分析(xi),更加(jia)明確了合金元素(su)對縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang),其中Mo、Ni元素(su)使鐵素(su)體(ti)(ti)不銹鋼(15種(zhong))的(de)(de)縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)位(wei)(wei)升高。另外,還在25℃的(de)(de)12%NaCl溶(rong)液中測定了衡(heng)量耐縫隙腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)去鈍化(hua)(hua)pH值(zhi)(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子的(de)(de)加(jia)水分解(jie),縫隙內的(de)(de)pH值(zhi)(zhi)下(xia)降,活性溶(rong)解(jie)開始的(de)(de)pH值(zhi)(zhi)),鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)脫離鈍化(hua)(hua)pH值(zhi)(zhi)如下(xia)式所示,Mo、Ni的(de)(de)影(ying)響(xiang)同(tong)樣存在。
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(nai)蝕性能(neng)的影響
與Cr、Mo不(bu)(bu)同(tong),為防止鐵(tie)素(su)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼發生晶間腐蝕(shi)而添加的Ti、Nb、Zr等元素(su),是通過固定C、N來改善耐(nai)點腐蝕(shi)性和耐(nai)縫隙(xi)腐蝕(shi)性的,另外Ti還擁有(you)其他功效。
首先,小林等(1973年)研究了V、Ti、Zr的(de)添加(jia)對(dui)17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點腐蝕性的(de)影響(xiang),結果表明Ti、Zr通過固定(ding)C、N來抑制鉻的(de)碳化物或氮(dan)化物的(de)生成,由此(ci)來影響(xiang)鋼的(de)耐點腐蝕性。而且他(ta)們還在試驗中證明了釩對(dui)耐點腐蝕的(de)影響(xiang)雖然與C、N的(de)固定(ding)無(wu)關(guan),但釩的(de)影響(xiang)程度比鉬(mu)要小。
另外,門等(deng)(1976年)證(zheng)明(ming)了在17Cr系(xi)鋼(gang)中(zhong)添加鈦后(hou),其耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(耐銹(xiu)性)增(zeng)強,尤(you)其是未與C、N結(jie)合的(de)(de)固溶Ti的(de)(de)含量達到0.2%以(yi)上(shang)時,容易引發(fa)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)MnS消(xiao)失,并(bing)變為TiS.山本等(deng)(1976年)針對C、N影(ying)響大(da)大(da)減(jian)少的(de)(de)超低C、N13Cr鋼(gang)所(suo)做(zuo)試驗表明(ming),添加0.3%的(de)(de)Ti后(hou),鈍化膜會(hui)更加穩定,因此(ci)固溶Ti能有效(xiao)防止腐(fu)蝕(shi)(shi)。
足立等(1978年)也(ye)(ye)對17Cr鋼(gang)(gang)進(jin)行了系統性(xing)(xing)的(de)(de)(de)研究,結(jie)果(guo)發(fa)現鈦或鈮的(de)(de)(de)添加(jia)能提高(gao)17Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐點腐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),這一效果(guo)能通過這些元(yuan)素(su)與C+N總量的(de)(de)(de)比例來表示,而添加(jia)了Ti元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)材耐點腐蝕(shi)(shi)能力(li)更強。這是因(yin)為添加(jia)了鈮元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)材中(zhong)含有(you)MnS,而鈦促使了硫(liu)化(hua)物的(de)(de)(de)生成,這使容易(yi)引發(fa)腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)MnS消失。而且鈦也(ye)(ye)有(you)抑制蝕(shi)(shi)孔內活性(xing)(xing)溶(rong)(rong)解的(de)(de)(de)作(zuo)用。另外,中(zhong)田等(1979年)也(ye)(ye)認為在17Cr-Ti鋼(gang)(gang)中(zhong),主要原材料和介質的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)也(ye)(ye)隨著鈦含量的(de)(de)(de)增多(duo)而提高(gao),固溶(rong)(rong)鈦改善了耐銹性(xing)(xing)。
并且(qie),根據足立等(deng)(1978年(nian))的研究,在(zai)耐蝕性(xing)更(geng)好的18Cr-2Mo中添加鈦和鈮(ni)后(hou),鈦和鈮(ni)的差別(bie)顯示(shi)不出來。

