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)是(shi)不銹鋼都(dou)含有的(de)(de)元素(su),鉻(ge)是(shi)鐵(tie)素(su)體形(xing)成元素(su)。鉻(ge)的(de)(de)主要(yao)作用是(shi)耐腐蝕。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)(ke)以(yi)看(kan)出在鋼中(zhong)(zhong)添加鉻(ge)對腐蝕性(xing)的(de)(de)影(ying)響。當金屬中(zhong)(zhong)鉻(ge)含量(liang)達(da)到(dao)12%時(shi),在大(da)氣環境下或在氧化(hua)(hua)性(xing)介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)鉻(ge)可(ke)(ke)以(yi)自發形(xing)成一種穩定(ding)的(de)(de)、透明的(de)(de)、極薄(bo)的(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)來阻止腐蝕,使(shi)金屬基本(ben)上(shang)不會生銹。較高(gao)的(de)(de)合(he)金含量(liang)可(ke)(ke)通過強化(hua)(hua)薄(bo)膜(mo)(mo)(mo)和快速自我修復薄(bo)膜(mo)(mo)(mo)來提高(gao)抗(kang)腐蝕性(xing)。不銹鋼的(de)(de)鉻(ge)含量(liang)上(shang)限為30%.在氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)中(zhong)(zhong),鉻(ge)與鐵(tie)的(de)(de)比例可(ke)(ke)以(yi)有很大(da)的(de)(de)變動(dong),鉻(ge)最高(gao)可(ke)(ke)達(da)到(dao)鐵(tie)的(de)(de)9倍。這種富鉻(ge)的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)具有尖(jian)晶石點陣,在許多介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)都(dou)有很高(gao)的(de)(de)穩定(ding)性(xing)。當鋼中(zhong)(zhong)鉻(ge)含量(liang)低(di)于10%時(shi),鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)中(zhong)(zhong)不存在鉻(ge)的(de)(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)(nie)是(shi)奧氏體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)穩(wen)定元(yuan)素,鎳(nie)(nie)可將奧氏體(ti)(ti)(ti)使用范圍擴大到低(di)溫(wen)區(qu)從圖1-4可以(yi)(yi)看出鎳(nie)(nie)的(de)(de)作用。在(zai)圖1-4中(zhong),斜(xie)線以(yi)(yi)上所示溫(wen)度下奧氏體(ti)(ti)(ti)是(shi)穩(wen)定的(de)(de);在(zai)這條線以(yi)(yi)下,鐵素體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)馬氏體(ti)(ti)(ti)都具有(you)穩(wen)定的(de)(de)晶體(ti)(ti)(ti)結構。鎳(nie)(nie)可提高韌性(xing)和(he)(he)延展性(xing),使之(zhi)更易于加工、制造和(he)(he)焊接(jie),增(zeng)強抗酸的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力,保持鈍(dun)化膜的(de)(de)能(neng)(neng)力及(ji)在(zai)腐(fu)蝕(shi)介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)(de)抗蝕(shi)能(neng)(neng)力。


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  在(zai)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)加(jia)入(ru)鎳(nie)時,耐(nai)腐蝕性(xing)有(you)所改善。鎳(nie)較難氧化(hua)(hua),故氧化(hua)(hua)膜中(zhong)(zhong)鎳(nie)含量較少;氧化(hua)(hua)膜下富集(ji)了鎳(nie),可增加(jia)氧化(hua)(hua)膜的穩(wen)定(ding)性(xing),尤其是在(zai)非氧化(hua)(hua)性(xing)的硫酸中(zhong)(zhong)更(geng)為顯著。將鎳(nie)加(jia)入(ru)鉻不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)就(jiu)會提高(gao)其在(zai)硫酸、醋(cu)酸、草(cao)酸及中(zhong)(zhong)性(xing)鹽(特別是硫酸鹽)中(zhong)(zhong)的耐(nai)腐蝕性(xing)。


 錳(meng)類似于鎳,當添(tian)加錳(meng)或用錳(meng)替代鎳時,都會提高不銹鋼的(de)強度。在鉻不銹(xiu)鋼中加(jia)入錳(在Cr≥17%的(de)情況(kuang)下(xia)),對鋼的(de)耐(nai)蝕性沒有(you)多大的(de)影響(xiang)。但錳可以大大提高鉻不銹(xiu)鋼在有(you)機酸(suan)(suan)(如(ru)醋酸(suan)(suan)、甲酸(suan)(suan)、乙醇酸(suan)(suan))中的(de)耐(nai)腐(fu)蝕性,促使鉻不銹(xiu)鋼達到(dao)鈍化(hua)狀態,在這方面錳的(de)作(zuo)用(yong)(yong)比鎳的(de)用(yong)(yong)更明顯。


可提高鈍化膜的(de)(de)強(qiang)(qiang)度,增強(qiang)(qiang)耐(nai)局部(bu)腐(fu)蝕(shi)性,如耐(nai)點蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi),特別(bie)是(shi)在鹵鹽(yan)或(huo)海水中有氯離子(zi)的(de)(de)情況下。鉬也可提高對(dui)氯化物應力腐(fu)蝕(shi)斷裂的(de)(de)抵抗(kang)能力。利用固溶強(qiang)(qiang)化的(de)(de)方法,鉬可提高奧氏體不銹鋼的(de)(de)高溫強(qiang)(qiang)度和馬氏體不銹鋼的(de)(de)抗(kang)回火(huo)能力。


鉬(mu)(mu)能提高(gao)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍化能力,擴大不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)鈍化介質范(fan)圍(wei)。如在(zai)熱硫酸(suan)、稀鹽酸(suan)、磷酸(suan)及有(you)(you)機酸(suan)中(zhong),含(han)鉬(mu)(mu)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)都有(you)(you)滿意的(de)使用效果(guo)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)加入鉬(mu)(mu),可(ke)以(yi)形(xing)(xing)成(cheng)含(han)鉬(mu)(mu)的(de)氧(yang)化膜(mo)。這種含(han)鉬(mu)(mu)的(de)氧(yang)化膜(mo)具(ju)有(you)(you)更高(gao)的(de)穩定性(xing),在(zai)許多強腐蝕介質中(zhong)都不(bu)易溶解。它還可(ke)以(yi)防止鹵族元素離(li)子(zi)(zi)(特別是氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi))對氧(yang)化膜(mo)的(de)破壞。因為氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)半徑很小,可(ke)以(yi)穿透不(bu)夠致密(mi)的(de)氧(yang)化膜(mo),與鋼(gang)(gang)起作用,生成(cheng)可(ke)溶的(de)腐蝕產物,在(zai)局部區域形(xing)(xing)成(cheng)點腐蝕。含(han)鉬(mu)(mu)的(de)氧(yang)化膜(mo)對氯(lv)(lv)離(li)子(zi)(zi)有(you)(you)足(zu)夠的(de)穩定性(xing)。


 氮(dan)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)(jin)屬(shu)(shu)間相是指由鋼中(zhong)的兩種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)(yi)上的金(jin)(jin)屬(shu)(shu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)構成(cheng)(cheng)的金(jin)(jin)屬(shu)(shu)間化合(he)物(wu),也簡稱為(wei)中(zhong)間相。廣義地講(jiang),凡以(yi)(yi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)周期表中(zhong)過渡族(zu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(錳、鐵、鈷和(he)(he)鎳(nie)等)為(wei)基體,含(han)有A副族(zu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(鈦、釩和(he)(he)鉻等)的合(he)金(jin)(jin)系在適合(he)生成(cheng)(cheng)的條(tiao)件下都能形(xing)成(cheng)(cheng)一系列金(jin)(jin)屬(shu)(shu)間相。


 鈦(tai)、鈮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、鋁(lv)可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅(tong)可(ke)提高對稀酸特別是對硫酸的抗酸能力;加(jia)入(ru)3%~4%的銅(tong)具有低的加(jia)工硬化率,易(yi)于成(cheng)形,析出的銅(tong)離子還有滅菌作用。


 硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰(shi)、鐿、鑭可提高抗氧化性。