硅是主要的耐蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體不銹鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不銹鋼應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。
硅(gui)(gui)含量對Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)作用比(bi)較(jiao)復雜(za)。如在強(qiang)氧(yang)化(hua)介(jie)(jie)質(zhi)和其它(ta)成分控制合理(li)的(de)條件下,若<0.10%Si時,可基本(ben)消除敏(min)化(hua)態、顯著改善(shan)非(fei)(fei)敏(min)化(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。普通(tong)(tong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)一般(ban)硅(gui)(gui)含量多在0.7~1.0%的(de)范圍內,正(zheng)是非(fei)(fei)敏(min)化(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)最嚴(yan)重的(de)敏(min)感區(參見圖(tu)1-2-6)。對于(yu)(yu)強(qiang)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)介(jie)(jie)質(zhi),如98%濃硝酸,幾乎所(suo)有的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)均(jun)由于(yu)(yu)介(jie)(jie)質(zhi)過強(qiang)的(de)氧(yang)化(hua)能力和鋼(gang)(gang)的(de)過鈍(dun)化(hua)現象(xiang)而不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)蝕(shi),即(ji)使非(fei)(fei)敏(min)化(hua)態(固溶態)的(de)高純不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)也無法避(bi)免(mian)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。唯有硅(gui)(gui)含量高于(yu)(yu)2%的(de)高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),才(cai)能完全消除非(fei)(fei)敏(min)化(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。但是,隨(sui)著硅(gui)(gui)含量的(de)提高(如通(tong)(tong)常的(de)4%Si時),降低了碳在奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)固溶度,即(ji)使采取超低碳也難以避(bi)免(mian)“敏(min)化(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)”。這(zhe)里所(suo)講的(de)并不(bu)(bu)是由于(yu)(yu)貧(pin)鉻(ge)區引起的(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi),而是敏(min)化(hua)處理(li)后因析出碳化(hua)物等造成的(de)選(xuan)擇性(xing)(xing)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。在98%濃硝酸中(zhong),主要鈍(dun)化(hua)元(yuan)(yuan)素是硅(gui)(gui)而非(fei)(fei)鉻(ge),貧(pin)鉻(ge)理(li)論(lun)已不(bu)(bu)適(shi)用。高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong),因添(tian)加(jia)穩定化(hua)元(yuan)(yuan)素形成G相、TiC(NbC)、鐵(tie)素體(ti)(ti)和σ相時也會發生(sheng)選(xuan)擇性(xing)(xing)腐(fu)(fu)蝕(shi)。在強(qiang)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)介(jie)(jie)質(zhi)中(zhong)發生(sheng)的(de)這(zhe)種晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(其機(ji)理(li)仍可進一步探討),嚴(yan)重阻礙了高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)推廣應(ying)用。
我國(guo)于(yu)60年(nian)代(dai)末,開始發(fa)展(zhan)(zhan)耐濃(nong)硝(xiao)(xiao)酸腐(fu)蝕(shi)(shi)用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。通過查明其產生敏化(hua)(hua)態晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)的原(yuan)因,采(cai)取嚴格控(kong)制碳、磷(lin)等(甚至(zhi)達高(gao)(gao)(gao)(gao)純級),適當降低鉻或添(tian)加鈮(在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)同鈦的作(zuo)用(yong)(yong)機理不(bu)同)等綜(zong)合改(gai)善途徑,使之獲得(de)了(le)較(jiao)好的解決。采(cai)用(yong)(yong)機械熱處(chu)理(改(gai)善添(tian)加鈮的高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)G相的分布)和微(wei)合金化(hua)(hua)方法,改(gai)善其熱加工(gong)等性(xing)能,使這(zhe)種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)獲得(de)了(le)推(tui)廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。因含(han)有4%硅(gui)(gui),均(jun)具有優良(liang)的抗氯(lv)化(hua)(hua)物應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(31)。同時,我國(guo)于(yu)70年(nian)代(dai)初,還開始發(fa)展(zhan)(zhan)專門(men)針對耐應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)的高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)和高(gao)(gao)(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。總之,高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(耐酸)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)近(jin)20多年(nian)來發(fa)展(zhan)(zhan)迅(xun)速,并日益獲得(de)推(tui)廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)(yong)。其鉻含(han)量(liang)較(jiao)寬,在(zai)(zai)8~25%,鎳為(wei)(wei)14~25%之間。高(gao)(gao)(gao)(gao)的硅(gui)(gui)含(han)量(liang)提高(gao)(gao)(gao)(gao)在(zai)(zai)98%濃(nong)硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)耐全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(在(zai)(zai)稀(xi)硝(xiao)(xiao)酸中(zhong)正相反)和抗氯(lv)化(hua)(hua)物應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)以及點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能。硅(gui)(gui)含(han)量(liang)過高(gao)(gao)(gao)(gao)也不(bu)利,我國(guo)多為(wei)(wei)4%Si,應(ying)(ying)用(yong)(yong)最廣(guang)的為(wei)(wei)00Cr14Ni14Si4(簡(jian)稱C4)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。