要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不銹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(gang)都含(han)(han)有(you)的(de)(de)(de)元素(su),鉻(ge)是(shi)鐵素(su)體形成(cheng)元素(su)。鉻(ge)的(de)(de)(de)主(zhu)要作用是(shi)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)(yi)看出在(zai)(zai)鋼(gang)中(zhong)(zhong)添(tian)加鉻(ge)對腐(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)影(ying)響。當金(jin)屬中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)達到(dao)12%時(shi),在(zai)(zai)大(da)氣環境下(xia)或在(zai)(zai)氧化性介質中(zhong)(zhong)鉻(ge)可(ke)以(yi)(yi)自(zi)發形成(cheng)一種穩定(ding)的(de)(de)(de)、透明的(de)(de)(de)、極薄(bo)(bo)的(de)(de)(de)鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)來阻止(zhi)腐(fu)蝕(shi)(shi),使(shi)金(jin)屬基本上不會生銹。較高的(de)(de)(de)合金(jin)含(han)(han)量(liang)(liang)可(ke)通過強化薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)和快速自(zi)我修復薄(bo)(bo)膜(mo)(mo)來提高抗腐(fu)蝕(shi)(shi)性。不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)上限為30%.在(zai)(zai)氧化膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong),鉻(ge)與鐵的(de)(de)(de)比例可(ke)以(yi)(yi)有(you)很大(da)的(de)(de)(de)變動,鉻(ge)最高可(ke)達到(dao)鐵的(de)(de)(de)9倍(bei)。這(zhe)種富鉻(ge)的(de)(de)(de)氧化膜(mo)(mo)具有(you)尖(jian)晶石點陣,在(zai)(zai)許多(duo)介質中(zhong)(zhong)都有(you)很高的(de)(de)(de)穩定(ding)性。當鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)(han)量(liang)(liang)低于10%時(shi),鈍(dun)(dun)化膜(mo)(mo)中(zhong)(zhong)不存在(zai)(zai)鉻(ge)的(de)(de)(de)氧化物。


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)是奧氏(shi)體的(de)穩定(ding)元素,鎳(nie)(nie)可將奧氏(shi)體使用范圍擴大到低溫區(qu)從圖1-4可以看出鎳(nie)(nie)的(de)作用。在圖1-4中(zhong),斜(xie)線以上所示(shi)溫度下奧氏(shi)體是穩定(ding)的(de);在這條線以下,鐵素體和(he)馬氏(shi)體都具有穩定(ding)的(de)晶體結(jie)構。鎳(nie)(nie)可提(ti)高韌性(xing)和(he)延(yan)展(zhan)性(xing),使之更易于加工、制造(zao)和(he)焊接,增強抗酸的(de)腐(fu)蝕能(neng)(neng)力(li),保持鈍化膜的(de)能(neng)(neng)力(li)及在腐(fu)蝕介質中(zhong)的(de)抗蝕能(neng)(neng)力(li)。


圖 4.jpg


  在不銹(xiu)鋼中(zhong)加(jia)入鎳(nie)時,耐腐蝕性(xing)有所改善(shan)。鎳(nie)較(jiao)難氧(yang)(yang)(yang)化(hua),故氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜中(zhong)鎳(nie)含(han)量較(jiao)少;氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜下富集了鎳(nie),可增加(jia)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)膜的穩定性(xing),尤(you)其是在非氧(yang)(yang)(yang)化(hua)性(xing)的硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)中(zhong)更(geng)為顯著。將鎳(nie)加(jia)入鉻不銹(xiu)鋼中(zhong)就會提高其在硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)、醋酸(suan)、草酸(suan)及中(zhong)性(xing)鹽(特別是硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)鹽)中(zhong)的耐腐蝕性(xing)。


 錳類似于鎳(nie),當添加(jia)錳(meng)或用錳(meng)替(ti)代鎳(nie)時(shi),都會提高不銹鋼(gang)的強度。在(zai)(zai)鉻(ge)(ge)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)加入錳(meng)(meng)(在(zai)(zai)Cr≥17%的(de)情(qing)況下),對(dui)鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕(shi)(shi)性沒有(you)多大的(de)影響(xiang)。但錳(meng)(meng)可以大大提高鉻(ge)(ge)不(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)有(you)機酸(如(ru)醋酸、甲酸、乙(yi)醇酸)中(zhong)的(de)耐腐蝕(shi)(shi)性,促使鉻(ge)(ge)不(bu)銹鋼(gang)(gang)達到鈍化狀(zhuang)態,在(zai)(zai)這(zhe)方面(mian)錳(meng)(meng)的(de)作(zuo)用(yong)比鎳的(de)用(yong)更明(ming)顯。


鉬(mu)可提高(gao)(gao)鈍化膜的強(qiang)度,增強(qiang)耐(nai)局部腐蝕性,如耐(nai)點蝕、縫隙腐蝕,特別是在鹵(lu)鹽(yan)或海水中有氯(lv)離子(zi)的情況下。鉬也可提高(gao)(gao)對氯(lv)化物應力(li)腐蝕斷裂(lie)的抵抗能力(li)。利用固溶強(qiang)化的方(fang)法(fa),鉬可提高(gao)(gao)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼的高(gao)(gao)溫強(qiang)度和(he)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼的抗回火能力(li)。


鉬能提高不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)能力,擴大不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)介質范圍。如在(zai)(zai)熱硫酸、稀(xi)鹽酸、磷酸及有機酸中(zhong),含鉬的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼都有滿(man)意的(de)(de)(de)(de)使用(yong)效(xiao)果。不(bu)銹鋼中(zhong)加入鉬,可以(yi)形成(cheng)含鉬的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)。這種含鉬的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)具有更高的(de)(de)(de)(de)穩定性,在(zai)(zai)許多強腐蝕介質中(zhong)都不(bu)易溶解。它還可以(yi)防止鹵族元素離子(zi)(特別是氯(lv)離子(zi))對氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)破(po)壞。因為氯(lv)離子(zi)半徑很小,可以(yi)穿透(tou)不(bu)夠(gou)致密(mi)的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo),與(yu)鋼起作(zuo)用(yong),生成(cheng)可溶的(de)(de)(de)(de)腐蝕產(chan)物,在(zai)(zai)局部區域形成(cheng)點腐蝕。含鉬的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)(mo)(mo)對氯(lv)離子(zi)有足(zu)夠(gou)的(de)(de)(de)(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。


 金屬(shu)間相是(shi)指由鋼中的(de)兩(liang)種或兩(liang)種以上的(de)金屬(shu)元素(su)(su)構成的(de)金屬(shu)間化合物,也簡稱為(wei)中間相。廣義地(di)講,凡以元素(su)(su)周期表中過渡族元素(su)(su)(錳、鐵、鈷和鎳等)為(wei)基(ji)體,含有(you)A副族元素(su)(su)(鈦(tai)、釩(fan)和鉻等)的(de)合金系在適(shi)合生成的(de)條件(jian)下(xia)都能(neng)形成一系列金屬(shu)間相。


 鈦、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、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


 銅可(ke)提高對稀酸特別是對硫酸的(de)(de)抗酸能力;加入3%~4%的(de)(de)銅具有低的(de)(de)加工硬化率(lv),易于(yu)成形(xing),析出的(de)(de)銅離子還有滅菌作用。


 硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰、鐿(yi)、鑭可(ke)提高抗氧化性。