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)(ge)(ge)(ge)(ge)是(shi)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)都含(han)(han)有(you)的(de)(de)(de)元素(su),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)是(shi)鐵素(su)體形成元素(su)。鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)主要作用(yong)是(shi)耐(nai)腐(fu)蝕。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)以看出在(zai)(zai)鋼(gang)中(zhong)(zhong)添加鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)對腐(fu)蝕性(xing)的(de)(de)(de)影響。當(dang)(dang)金屬中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)達到12%時,在(zai)(zai)大氣環境下或(huo)在(zai)(zai)氧(yang)(yang)化性(xing)介質中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)可(ke)以自發形成一種穩定的(de)(de)(de)、透明的(de)(de)(de)、極薄的(de)(de)(de)鈍化膜(mo)來阻止(zhi)腐(fu)蝕,使金屬基本上不(bu)會生銹(xiu)。較高的(de)(de)(de)合金含(han)(han)量(liang)可(ke)通過強(qiang)化薄膜(mo)和(he)快速自我(wo)修復(fu)薄膜(mo)來提高抗(kang)腐(fu)蝕性(xing)。不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)上限為30%.在(zai)(zai)氧(yang)(yang)化膜(mo)中(zhong)(zhong),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)與鐵的(de)(de)(de)比例可(ke)以有(you)很(hen)大的(de)(de)(de)變(bian)動,鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)最高可(ke)達到鐵的(de)(de)(de)9倍。這種富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化膜(mo)具有(you)尖晶石點陣,在(zai)(zai)許多介質中(zhong)(zhong)都有(you)很(hen)高的(de)(de)(de)穩定性(xing)。當(dang)(dang)鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)含(han)(han)量(liang)低(di)于10%時,鈍化膜(mo)中(zhong)(zhong)不(bu)存(cun)在(zai)(zai)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化物(wu)。


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)(nie)是奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)穩定(ding)元素(su)(su),鎳(nie)(nie)(nie)可將奧(ao)氏體(ti)(ti)使(shi)用(yong)范圍擴大(da)到低溫區從圖1-4可以看出鎳(nie)(nie)(nie)的(de)作(zuo)用(yong)。在(zai)(zai)圖1-4中,斜(xie)線(xian)以上所示溫度下奧(ao)氏體(ti)(ti)是穩定(ding)的(de);在(zai)(zai)這條線(xian)以下,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)馬氏體(ti)(ti)都具有(you)穩定(ding)的(de)晶(jing)體(ti)(ti)結構。鎳(nie)(nie)(nie)可提(ti)高韌(ren)性和(he)(he)延展性,使(shi)之更易于加(jia)工、制造和(he)(he)焊接(jie),增強抗酸的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)能力,保持鈍化膜的(de)能力及在(zai)(zai)腐蝕(shi)(shi)(shi)介質中的(de)抗蝕(shi)(shi)(shi)能力。


圖 4.jpg


  在不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong)(zhong)加入鎳(nie)(nie)時(shi),耐腐蝕(shi)性有所(suo)改善。鎳(nie)(nie)較難氧(yang)(yang)化,故氧(yang)(yang)化膜(mo)中(zhong)(zhong)(zhong)鎳(nie)(nie)含量較少(shao);氧(yang)(yang)化膜(mo)下富集了鎳(nie)(nie),可增加氧(yang)(yang)化膜(mo)的穩定性,尤(you)其(qi)是(shi)在非氧(yang)(yang)化性的硫酸中(zhong)(zhong)(zhong)更為顯著(zhu)。將鎳(nie)(nie)加入鉻不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong)(zhong)就會提(ti)高其(qi)在硫酸、醋酸、草酸及(ji)中(zhong)(zhong)(zhong)性鹽(yan)(特別是(shi)硫酸鹽(yan))中(zhong)(zhong)(zhong)的耐腐蝕(shi)性。


 錳類(lei)似于(yu)鎳(nie),當添加錳或(huo)用錳替代鎳(nie)時(shi),都會(hui)提(ti)高不(bu)銹鋼的強度。在(zai)鉻(ge)不銹鋼中加入錳(在(zai)Cr≥17%的(de)(de)情(qing)況下),對(dui)鋼的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)沒有多大(da)的(de)(de)影響(xiang)。但錳可以(yi)大(da)大(da)提高鉻(ge)不銹鋼在(zai)有機酸(如醋(cu)酸、甲酸、乙醇酸)中的(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing),促使鉻(ge)不銹鋼達到鈍化狀態,在(zai)這方(fang)面錳的(de)(de)作(zuo)用(yong)比(bi)鎳的(de)(de)用(yong)更明顯。


鉬(mu)可(ke)提高(gao)鈍化(hua)膜(mo)的強(qiang)度,增強(qiang)耐局部腐(fu)(fu)蝕性,如耐點蝕、縫隙腐(fu)(fu)蝕,特別是在鹵(lu)鹽或海水中(zhong)有氯(lv)離子的情況下。鉬也可(ke)提高(gao)對氯(lv)化(hua)物應力(li)腐(fu)(fu)蝕斷(duan)裂的抵抗(kang)能力(li)。利(li)用固溶強(qiang)化(hua)的方法,鉬可(ke)提高(gao)奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的高(gao)溫強(qiang)度和(he)馬氏體(ti)(ti)不銹鋼(gang)的抗(kang)回火(huo)能力(li)。


鉬(mu)(mu)能提高不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)能力,擴大不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)介(jie)質范(fan)圍。如在熱硫酸(suan)、稀鹽酸(suan)、磷酸(suan)及有機酸(suan)中,含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼都有滿意的(de)(de)(de)使用效果。不(bu)銹(xiu)鋼中加入鉬(mu)(mu),可(ke)以(yi)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這種含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)具有更高的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing),在許多強腐蝕(shi)介(jie)質中都不(bu)易溶解。它還(huan)可(ke)以(yi)防止鹵族元(yuan)素離子(zi)(特別是(shi)氯離子(zi))對氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)破壞。因(yin)為氯離子(zi)半徑(jing)很小(xiao),可(ke)以(yi)穿透不(bu)夠致密(mi)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo),與鋼起作用,生成(cheng)(cheng)(cheng)可(ke)溶的(de)(de)(de)腐蝕(shi)產物,在局部區域形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)點(dian)腐蝕(shi)。含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜(mo)對氯離子(zi)有足夠的(de)(de)(de)穩定(ding)性(xing)。


 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(shu)(shu)(shu)(shu)間相是(shi)指由鋼中的(de)兩種或兩種以(yi)上的(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)元素構成的(de)金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(shu)間化(hua)合物(wu),也簡稱為中間相。廣義(yi)地講,凡以(yi)元素周期表(biao)中過(guo)渡族元素(錳、鐵、鈷和(he)鎳(nie)等)為基體(ti),含有(you)A副(fu)族元素(鈦、釩和(he)鉻(ge)等)的(de)合金(jin)系在適合生成的(de)條件下都能形成一系列金(jin)屬(shu)(shu)(shu)(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(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(dui)稀酸特(te)別是對(dui)硫酸的(de)(de)(de)抗(kang)酸能(neng)力;加(jia)入3%~4%的(de)(de)(de)銅(tong)具有低的(de)(de)(de)加(jia)工硬(ying)化(hua)率,易于成形,析(xi)出的(de)(de)(de)銅(tong)離(li)子還有滅菌作用(yong)。


 硫、硅(gui)和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。


 鈰、鐿、鑭可提高(gao)抗氧(yang)化(hua)性(xing)。