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)是不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)都含有(you)(you)的(de)(de)(de)(de)(de)元素,鉻(ge)(ge)(ge)是鐵素體形成元素。鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要作用(yong)是耐腐蝕。從圖1-3中可(ke)(ke)以看(kan)出在鋼(gang)(gang)中添加(jia)鉻(ge)(ge)(ge)對腐蝕性的(de)(de)(de)(de)(de)影響。當(dang)金(jin)屬(shu)中鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)達到(dao)12%時,在大氣環境下或在氧化(hua)(hua)(hua)性介(jie)質(zhi)中鉻(ge)(ge)(ge)可(ke)(ke)以自發形成一種穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)、透(tou)明的(de)(de)(de)(de)(de)、極薄的(de)(de)(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜來阻止腐蝕,使金(jin)屬(shu)基本(ben)上(shang)不會(hui)生銹(xiu)(xiu)。較高的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)含量(liang)可(ke)(ke)通過強化(hua)(hua)(hua)薄膜和快速自我修復薄膜來提高抗腐蝕性。不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)上(shang)限為30%.在氧化(hua)(hua)(hua)膜中,鉻(ge)(ge)(ge)與鐵的(de)(de)(de)(de)(de)比例可(ke)(ke)以有(you)(you)很(hen)大的(de)(de)(de)(de)(de)變動,鉻(ge)(ge)(ge)最高可(ke)(ke)達到(dao)鐵的(de)(de)(de)(de)(de)9倍(bei)。這種富鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)膜具有(you)(you)尖晶石點陣,在許多介(jie)質(zhi)中都有(you)(you)很(hen)高的(de)(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性。當(dang)鋼(gang)(gang)中鉻(ge)(ge)(ge)含量(liang)低于(yu)10%時,鈍(dun)化(hua)(hua)(hua)膜中不存在鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)物。

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(shi)奧氏(shi)體(ti)的穩(wen)定元素(su),鎳(nie)可將奧氏(shi)體(ti)使用范圍擴大(da)到低溫(wen)區從(cong)圖(tu)1-4可以(yi)(yi)看出(chu)鎳(nie)的作用。在圖(tu)1-4中,斜線以(yi)(yi)上所(suo)示溫(wen)度下奧氏(shi)體(ti)是(shi)穩(wen)定的;在這條線以(yi)(yi)下,鐵素(su)體(ti)和(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)都具有穩(wen)定的晶(jing)體(ti)結構(gou)。鎳(nie)可提高韌(ren)性(xing)和(he)延展性(xing),使之更(geng)易(yi)于加工、制造和(he)焊接,增強抗酸的腐蝕(shi)能(neng)力,保持鈍化膜的能(neng)力及在腐蝕(shi)介(jie)質中的抗蝕(shi)能(neng)力。

在不銹(xiu)鋼(gang)中加(jia)入(ru)鎳時,耐腐蝕性(xing)(xing)有(you)所改(gai)善。鎳較(jiao)難氧化,故氧化膜(mo)中鎳含量較(jiao)少;氧化膜(mo)下富集了(le)鎳,可(ke)增加(jia)氧化膜(mo)的(de)穩定性(xing)(xing),尤其(qi)是在非氧化性(xing)(xing)的(de)硫酸(suan)(suan)中更為顯著。將鎳加(jia)入(ru)鉻不銹(xiu)鋼(gang)中就會提高(gao)其(qi)在硫酸(suan)(suan)、醋酸(suan)(suan)、草酸(suan)(suan)及中性(xing)(xing)鹽(yan)(yan)(特別是硫酸(suan)(suan)鹽(yan)(yan))中的(de)耐腐蝕性(xing)(xing)。
錳類似于鎳,當添加錳(meng)或用錳(meng)替代鎳時(shi),都會提高不(bu)銹鋼(gang)的強度。在(zai)鉻不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)加入錳(meng)(在(zai)Cr≥17%的(de)(de)情況下),對鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性沒有多大(da)(da)的(de)(de)影響。但錳(meng)可以大(da)(da)大(da)(da)提高鉻不(bu)銹鋼(gang)在(zai)有機(ji)酸(suan)(如醋酸(suan)、甲酸(suan)、乙醇酸(suan))中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐腐蝕性,促使(shi)鉻不(bu)銹鋼(gang)達到鈍化狀態,在(zai)這方面錳(meng)的(de)(de)作用比鎳的(de)(de)用更明顯。
鉬可(ke)提(ti)高(gao)(gao)鈍化(hua)膜的(de)強(qiang)(qiang)度,增強(qiang)(qiang)耐(nai)局部腐蝕(shi)性,如耐(nai)點(dian)蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi),特(te)別是在鹵鹽(yan)或海(hai)水中有氯(lv)離子的(de)情況下。鉬(mu)(mu)也可(ke)提(ti)高(gao)(gao)對氯(lv)化(hua)物(wu)應力(li)腐蝕(shi)斷裂的(de)抵抗能(neng)力(li)。利用(yong)固溶強(qiang)(qiang)化(hua)的(de)方法,鉬(mu)(mu)可(ke)提(ti)高(gao)(gao)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)高(gao)(gao)溫強(qiang)(qiang)度和(he)馬(ma)氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的(de)抗回火(huo)能(neng)力(li)。
鉬(mu)(mu)能提(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)鈍化能力,擴大不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)鈍化介(jie)質范圍(wei)。如在(zai)熱硫酸、稀鹽酸、磷酸及有機酸中(zhong),含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼都有滿意的(de)(de)使用效(xiao)果(guo)。不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)加入鉬(mu)(mu),可(ke)以形成含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜。這種(zhong)含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜具有更高的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing),在(zai)許多強腐蝕介(jie)質中(zhong)都不(bu)易(yi)溶解。它(ta)還(huan)可(ke)以防止鹵族(zu)元素(su)離(li)子(zi)(特別(bie)是(shi)氯(lv)離(li)子(zi))對氧(yang)(yang)化膜的(de)(de)破(po)壞。因為氯(lv)離(li)子(zi)半(ban)徑很(hen)小,可(ke)以穿透不(bu)夠致密的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜,與鋼起作用,生(sheng)成可(ke)溶的(de)(de)腐蝕產物,在(zai)局(ju)部區域形成點(dian)腐蝕。含(han)鉬(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)(yang)化膜對氯(lv)離(li)子(zi)有足夠的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing)。
氮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(jian)相是指由鋼中的(de)(de)(de)兩種(zhong)或兩種(zhong)以(yi)上的(de)(de)(de)金(jin)屬元素(su)構成(cheng)的(de)(de)(de)金(jin)屬間(jian)化(hua)合物,也簡(jian)稱為中間(jian)相。廣義地講,凡以(yi)元素(su)周期表中過渡族(zu)元素(su)(錳、鐵、鈷和鎳等(deng))為基(ji)體(ti),含有A副族(zu)元素(su)(鈦、釩和鉻等(deng))的(de)(de)(de)合金(jin)系(xi)(xi)在(zai)適合生成(cheng)的(de)(de)(de)條(tiao)件下都能形成(cheng)一系(xi)(xi)列金(jin)屬間(jian)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、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。
銅(tong)(tong)可提高對稀酸(suan)(suan)特別是對硫(liu)酸(suan)(suan)的抗酸(suan)(suan)能力;加入(ru)3%~4%的銅(tong)(tong)具有低(di)的加工硬化率(lv),易于(yu)成形,析出的銅(tong)(tong)離子(zi)還有滅菌作用(yong)。
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)、鑭可提(ti)高抗氧化性。

