要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不銹(xiu)鋼的化學成分和組織,這是引起電化學腐蝕的內在原因,而腐蝕介質、溫度等是外因;尤其是鋼的化學成分,決定著電極電位差的大小和腐蝕電流的大小。


 鉻(ge)(ge)(ge)是不銹鋼(gang)(gang)都含有(you)的(de)元(yuan)素,鉻(ge)(ge)(ge)是鐵(tie)素體形(xing)成元(yuan)素。鉻(ge)(ge)(ge)的(de)主要作用是耐腐(fu)蝕。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)以看出(chu)在(zai)(zai)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)添(tian)加鉻(ge)(ge)(ge)對腐(fu)蝕性(xing)的(de)影響。當金屬(shu)(shu)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)達到(dao)12%時,在(zai)(zai)大氣(qi)環(huan)境(jing)下或(huo)在(zai)(zai)氧化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)可(ke)以自(zi)發(fa)形(xing)成一(yi)種穩(wen)(wen)定(ding)的(de)、透明的(de)、極薄的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)來(lai)阻止(zhi)腐(fu)蝕,使金屬(shu)(shu)基本上不會生銹。較高(gao)的(de)合金含量(liang)可(ke)通過強化(hua)(hua)薄膜(mo)和(he)快速(su)自(zi)我修復薄膜(mo)來(lai)提高(gao)抗(kang)腐(fu)蝕性(xing)。不銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)上限為30%.在(zai)(zai)氧化(hua)(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong),鉻(ge)(ge)(ge)與鐵(tie)的(de)比例可(ke)以有(you)很大的(de)變(bian)動,鉻(ge)(ge)(ge)最高(gao)可(ke)達到(dao)鐵(tie)的(de)9倍。這種富鉻(ge)(ge)(ge)的(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)具有(you)尖晶石點陣,在(zai)(zai)許多介質(zhi)中(zhong)(zhong)都有(you)很高(gao)的(de)穩(wen)(wen)定(ding)性(xing)。當鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)低于10%時,鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong)不存在(zai)(zai)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)氧化(hua)(hua)物。


圖 3.jpg


 不銹鋼所以耐腐蝕,主要是由于其表面有厚10埃以上的富集的鉻的氧化物薄膜。這層富集的鉻的氧化物薄膜,將其金屬與外部環境的聯系隔斷,達到防腐蝕的目的。這層氧化膜厚度一般在20~30埃之間,成分為Cr2O3,極其致密,與一般化學品不發生反應,氧和腐蝕物質無法通過這層氧化膜腐蝕內部基體。


 鎳(nie)是奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的(de)穩(wen)定元(yuan)素,鎳(nie)可(ke)(ke)將奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)使(shi)用(yong)范(fan)圍擴大到低溫區從圖1-4可(ke)(ke)以看出鎳(nie)的(de)作用(yong)。在圖1-4中,斜(xie)線以上所示(shi)溫度下奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)是穩(wen)定的(de);在這條線以下,鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)都具有穩(wen)定的(de)晶體(ti)(ti)結構。鎳(nie)可(ke)(ke)提高韌性(xing)和(he)(he)延展性(xing),使(shi)之更易(yi)于加(jia)工、制造和(he)(he)焊接,增強抗酸的(de)腐(fu)蝕能力,保持鈍化膜的(de)能力及在腐(fu)蝕介質中的(de)抗蝕能力。


圖 4.jpg


  在不銹鋼(gang)中加(jia)(jia)入鎳(nie)(nie)(nie)時,耐腐(fu)蝕性(xing)有(you)所(suo)改善。鎳(nie)(nie)(nie)較難氧(yang)(yang)化(hua),故氧(yang)(yang)化(hua)膜中鎳(nie)(nie)(nie)含量較少;氧(yang)(yang)化(hua)膜下富集(ji)了鎳(nie)(nie)(nie),可增加(jia)(jia)氧(yang)(yang)化(hua)膜的穩定性(xing),尤其是(shi)(shi)在非氧(yang)(yang)化(hua)性(xing)的硫(liu)酸(suan)中更為顯著(zhu)。將鎳(nie)(nie)(nie)加(jia)(jia)入鉻不銹鋼(gang)中就會提高其在硫(liu)酸(suan)、醋酸(suan)、草酸(suan)及中性(xing)鹽(特別是(shi)(shi)硫(liu)酸(suan)鹽)中的耐腐(fu)蝕性(xing)。


 錳(meng)類似于鎳,當(dang)添加錳(meng)或用錳(meng)替(ti)代鎳時,都會提高不銹鋼的強度。在(zai)(zai)鉻(ge)不(bu)銹鋼(gang)中加入錳(meng)(meng)(meng)(在(zai)(zai)Cr≥17%的情況下(xia)),對鋼(gang)的耐(nai)蝕性沒有多大(da)的影響(xiang)。但錳(meng)(meng)(meng)可以(yi)大(da)大(da)提高鉻(ge)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)(zai)有機酸(suan)(suan)(如醋酸(suan)(suan)、甲酸(suan)(suan)、乙醇酸(suan)(suan))中的耐(nai)腐蝕性,促使鉻(ge)不(bu)銹鋼(gang)達到鈍化狀(zhuang)態,在(zai)(zai)這方面錳(meng)(meng)(meng)的作用比(bi)鎳的用更明顯。


鉬(mu)可(ke)提(ti)高鈍(dun)化(hua)膜的(de)強(qiang)度,增強(qiang)耐局部腐蝕(shi)(shi)(shi)性,如耐點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi),特別(bie)是(shi)在(zai)鹵鹽或海水中有氯離(li)子(zi)的(de)情況下。鉬也可(ke)提(ti)高對氯化(hua)物應力腐蝕(shi)(shi)(shi)斷裂的(de)抵抗能(neng)力。利用固溶強(qiang)化(hua)的(de)方法,鉬可(ke)提(ti)高奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)高溫強(qiang)度和馬氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的(de)抗回火能(neng)力。


鉬(mu)能提高(gao)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鈍化(hua)(hua)(hua)能力,擴大不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)鈍化(hua)(hua)(hua)介(jie)質范圍。如(ru)在熱硫酸、稀(xi)鹽酸、磷(lin)酸及有機(ji)酸中,含(han)鉬(mu)的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)都有滿意(yi)的(de)使用(yong)效果。不(bu)(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中加入鉬(mu),可(ke)(ke)以形成含(han)鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜。這種含(han)鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜具有更高(gao)的(de)穩定性,在許多強腐(fu)蝕介(jie)質中都不(bu)(bu)(bu)(bu)易(yi)溶解。它還可(ke)(ke)以防止鹵族元素離(li)(li)子(zi)(特別是氯(lv)離(li)(li)子(zi))對氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜的(de)破壞。因為氯(lv)離(li)(li)子(zi)半徑很(hen)小(xiao),可(ke)(ke)以穿(chuan)透不(bu)(bu)(bu)(bu)夠致密的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜,與鋼(gang)起作用(yong),生成可(ke)(ke)溶的(de)腐(fu)蝕產物,在局部區域形成點腐(fu)蝕。含(han)鉬(mu)的(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)膜對氯(lv)離(li)(li)子(zi)有足夠的(de)穩定性。


 是穩定奧氏體的元素,可提高鋼的強度,在奧氏體及雙相不銹鋼中可增強耐點蝕及縫隙腐蝕的能力,并減少金屬間相(σ)在高溫或焊接時析出的機會。


 金(jin)屬間相(xiang)是指由鋼中(zhong)的(de)兩(liang)種或兩(liang)種以上(shang)的(de)金(jin)屬元(yuan)素(su)構成(cheng)(cheng)的(de)金(jin)屬間化合物,也簡稱為(wei)中(zhong)間相(xiang)。廣(guang)義(yi)地講,凡(fan)以元(yuan)素(su)周期表中(zhong)過(guo)渡(du)族(zu)元(yuan)素(su)(錳、鐵、鈷和(he)鎳等)為(wei)基體(ti),含有A副族(zu)元(yuan)素(su)(鈦、釩(fan)和(he)鉻等)的(de)合金(jin)系在適合生成(cheng)(cheng)的(de)條件下都能形成(cheng)(cheng)一(yi)系列金(jin)屬間相(xiang)。


 鈦、鈮(ni)能優先與碳和氮結合形成碳化物和氮化物,改善高溫強度性能并阻止鉻的碳化物的形成,防止晶間腐蝕。鈮還可提高高溫蠕變斷裂強度。


 硅(gui)、鋁(lv)可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅(tong)可提高對稀酸特別是對硫酸的抗酸能力;加入3%~4%的銅(tong)具有(you)低的加工(gong)硬化率,易于成形,析出的銅(tong)離子還有(you)滅菌作(zuo)用。


 硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰、鐿、鑭(lan)可提高抗氧化性。