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(ao)氏體不銹鋼(gang)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(bu)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(han)(han)(han)量對Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)作用(yong)比較(jiao)復雜。如在(zai)強(qiang)(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)介(jie)質和其它成分(fen)控(kong)制合理的(de)條件下,若<0.10%Si時,可基本消(xiao)除(chu)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)、顯著改善非(fei)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。普通不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)一般硅(gui)(gui)含(han)(han)(han)量多在(zai)0.7~1.0%的(de)范圍內,正(zheng)是(shi)(shi)非(fei)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)最嚴重的(de)敏(min)感區(qu)(參見圖1-2-6)。對于強(qiang)(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性介(jie)質,如98%濃硝酸,幾(ji)乎所有的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼均(jun)由于介(jie)質過強(qiang)(qiang)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)力和鋼的(de)過鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)現象(xiang)而(er)(er)不(bu)(bu)(bu)(bu)耐腐蝕(shi)(shi)(shi),即使非(fei)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(固溶(rong)(rong)態(tai)(tai))的(de)高(gao)純不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼也無法避免晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。唯有硅(gui)(gui)含(han)(han)(han)量高(gao)于2%的(de)高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼,才(cai)能(neng)完全(quan)消(xiao)除(chu)非(fei)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。但是(shi)(shi),隨(sui)著硅(gui)(gui)含(han)(han)(han)量的(de)提高(gao)(如通常的(de)4%Si時),降低(di)了碳(tan)在(zai)奧(ao)氏體中(zhong)(zhong)的(de)固溶(rong)(rong)度,即使采取超低(di)碳(tan)也難(nan)以避免“敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)”。這(zhe)里所講的(de)并(bing)不(bu)(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)由于貧鉻(ge)區(qu)引(yin)起的(de)晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi),而(er)(er)是(shi)(shi)敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理后因析出碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物等造成的(de)選擇(ze)性晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)98%濃硝酸中(zhong)(zhong),主要鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)素是(shi)(shi)硅(gui)(gui)而(er)(er)非(fei)鉻(ge),貧鉻(ge)理論已不(bu)(bu)(bu)(bu)適用(yong)。高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼中(zhong)(zhong),因添加穩(wen)定化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)素形成G相、TiC(NbC)、鐵素體和σ相時也會發(fa)生選擇(ze)性腐蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)強(qiang)(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性介(jie)質中(zhong)(zhong)發(fa)生的(de)這(zhe)種晶間(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(其機(ji)理仍(reng)可進一步探討),嚴重阻礙了高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼的(de)推廣應(ying)用(yong)。


5.jpg


  我國于(yu)60年代(dai)末,開始(shi)發(fa)展(zhan)耐(nai)濃(nong)硝酸(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)用(yong)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。通過查明其(qi)產生(sheng)敏化態(tai)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)原因,采(cai)取嚴格控制碳(tan)、磷(lin)等(deng)(甚至達(da)高(gao)純級),適當降低鉻(ge)或添加(jia)鈮(ni)(在高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)中同鈦的(de)作(zuo)用(yong)機理不(bu)(bu)同)等(deng)綜合改善途徑,使之(zhi)獲得了較好的(de)解決。采(cai)用(yong)機械熱處理(改善添加(jia)鈮(ni)的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)鋼(gang)中G相(xiang)的(de)分布)和微合金化方(fang)法,改善其(qi)熱加(jia)工等(deng)性能(neng),使這種鋼(gang)獲得了推廣應(ying)(ying)用(yong)。因含(han)(han)有(you)4%硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui),均具有(you)優良的(de)抗氯(lv)化物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(31)。同時,我國于(yu)70年代(dai)初(chu),還開始(shi)發(fa)展(zhan)專門(men)針對耐(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和高(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。總之(zhi),高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(耐(nai)酸(suan))鋼(gang)近20多(duo)年來發(fa)展(zhan)迅速,并日益(yi)獲得推廣應(ying)(ying)用(yong)。其(qi)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)較寬,在8~25%,鎳為(wei)14~25%之(zhi)間。高(gao)的(de)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含(han)(han)量(liang)(liang)提(ti)高(gao)在98%濃(nong)硝酸(suan)中耐(nai)全面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(在稀硝酸(suan)中正相(xiang)反)和抗氯(lv)化物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)以及(ji)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含(han)(han)量(liang)(liang)過高(gao)也不(bu)(bu)利,我國多(duo)為(wei)4%Si,應(ying)(ying)用(yong)最廣的(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱(cheng)C4)鋼(gang)。