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(xiu)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)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對Cr-Ni奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)的(de)作用(yong)比(bi)較復雜。如在(zai)(zai)(zai)強氧(yang)化介(jie)(jie)(jie)質和(he)其它(ta)成(cheng)(cheng)分控制合理(li)的(de)條件下,若<0.10%Si時,可基本消除敏(min)(min)化態、顯著改善非敏(min)(min)化態晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)。普(pu)通不銹(xiu)鋼的(de)一(yi)(yi)般(ban)硅(gui)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)多(duo)在(zai)(zai)(zai)0.7~1.0%的(de)范圍內,正(zheng)是(shi)(shi)非敏(min)(min)化態晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)最嚴重的(de)敏(min)(min)感區(參見(jian)圖1-2-6)。對于強氧(yang)化性(xing)介(jie)(jie)(jie)質,如98%濃硝(xiao)酸(suan),幾(ji)乎所(suo)有(you)的(de)不銹(xiu)鋼均由于介(jie)(jie)(jie)質過強的(de)氧(yang)化能力和(he)鋼的(de)過鈍化現象而不耐腐蝕(shi),即(ji)使非敏(min)(min)化態(固溶(rong)態)的(de)高純不銹(xiu)鋼也無法(fa)避免(mian)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)。唯(wei)有(you)硅(gui)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)高于2%的(de)高硅(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼,才能完全消除非敏(min)(min)化態晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)。但(dan)是(shi)(shi),隨(sui)著硅(gui)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)提高(如通常(chang)的(de)4%Si時),降低(di)了碳在(zai)(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中的(de)固溶(rong)度(du),即(ji)使采取(qu)超(chao)低(di)碳也難以避免(mian)“敏(min)(min)化態晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)”。這里所(suo)講的(de)并不是(shi)(shi)由于貧(pin)鉻區引起(qi)的(de)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi),而是(shi)(shi)敏(min)(min)化處理(li)后因析出碳化物等造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)選擇性(xing)晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)。在(zai)(zai)(zai)98%濃硝(xiao)酸(suan)中,主要(yao)鈍化元(yuan)素是(shi)(shi)硅(gui)而非鉻,貧(pin)鉻理(li)論已不適(shi)用(yong)。高硅(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中,因添加穩定化元(yuan)素形成(cheng)(cheng)G相(xiang)、TiC(NbC)、鐵(tie)素體(ti)和(he)σ相(xiang)時也會發生選擇性(xing)腐蝕(shi)。在(zai)(zai)(zai)強氧(yang)化性(xing)介(jie)(jie)(jie)質中發生的(de)這種晶(jing)間(jian)(jian)(jian)(jian)腐蝕(shi)(其機理(li)仍可進一(yi)(yi)步探討),嚴重阻礙了高硅(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)推廣應用(yong)。
我國(guo)于60年代(dai)末,開(kai)始發(fa)展(zhan)耐濃硝(xiao)酸(suan)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)用(yong)高(gao)(gao)硅奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)。通過查明其(qi)產(chan)生敏化態晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)原因,采(cai)取(qu)嚴格控(kong)制碳(tan)、磷等(deng)(甚至達高(gao)(gao)純級),適當降(jiang)低(di)鉻或添加鈮(在高(gao)(gao)硅鋼(gang)中(zhong)(zhong)同鈦的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)機理不同)等(deng)綜(zong)合改(gai)善(shan)途徑,使之(zhi)獲(huo)得了(le)較好的(de)(de)(de)解(jie)決。采(cai)用(yong)機械熱(re)處理(改(gai)善(shan)添加鈮的(de)(de)(de)高(gao)(gao)硅鋼(gang)中(zhong)(zhong)G相(xiang)的(de)(de)(de)分(fen)布)和微(wei)合金(jin)化方法,改(gai)善(shan)其(qi)熱(re)加工等(deng)性(xing)能(neng),使這(zhe)種(zhong)鋼(gang)獲(huo)得了(le)推廣(guang)(guang)應(ying)用(yong)。因含(han)(han)有4%硅,均具(ju)有優良的(de)(de)(de)抗氯(lv)化物應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(31)。同時,我國(guo)于70年代(dai)初,還開(kai)始發(fa)展(zhan)專門針對耐應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)硅(2%Si)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)和高(gao)(gao)鎳(nie)(>20%Ni)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)。總之(zhi),高(gao)(gao)硅奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不銹(耐酸(suan))鋼(gang)近20多年來(lai)發(fa)展(zhan)迅速,并日益獲(huo)得推廣(guang)(guang)應(ying)用(yong)。其(qi)鉻含(han)(han)量較寬,在8~25%,鎳(nie)為(wei)14~25%之(zhi)間。高(gao)(gao)的(de)(de)(de)硅含(han)(han)量提高(gao)(gao)在98%濃硝(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong)耐全(quan)面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(在稀(xi)硝(xiao)酸(suan)中(zhong)(zhong)正(zheng)相(xiang)反)和抗氯(lv)化物應(ying)力腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)以及點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。硅含(han)(han)量過高(gao)(gao)也不利,我國(guo)多為(wei)4%Si,應(ying)用(yong)最廣(guang)(guang)的(de)(de)(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)。