1. 鉻、鉬、氮元(yuan)素對不銹鋼(gang)耐蝕性能的影響


  不銹鋼的耐大氣腐蝕性,基本上和耐點腐蝕性一樣,隨著鉻含量的增加會有所提高。通過大氣曝露確認的數據,其中Schmitt等(1969年)把改變了鉻含量的Fe-0.5%~28%Cr合金在美國國內的4個地方曝露了長達8年的結果。該試驗認為Cr含量如果大約為12%時,幾乎可以無視不銹鋼在大氣中重量的減少,但在海鹽離子附著的沿海地帶,按照其影響程度的不同,有必要把鉻含量增大到15.7%或18.5%以上,以確保耐腐蝕性。至今還沒有把鉬含量的影響進行系統研究的結果,但根據Truman(1979)把不同的鉬含量18Cr-8Ni和17Cr在工業地帶曝露了長達5年的結果,可以看出隨著鉬含量的增加,重量明顯地會有所減少。


  根據鋼中的耐點腐蝕性和有效的合金元素鉻、鉬、氮含量整理的日本國內的大氣曝露結果如圖5.4(1982年)所示。從圖5.4 中可以得出各個曝露地的試驗片的外觀參量可根據這些元素的含有量進行整理。此外,在海上曝露長達3年的試驗片的最大點腐蝕深度如圖5.5 (1989年)所示。由圖5.4可見,隨著表示鉻(ge)、鉬、氮(dan)含量的點腐蝕指數的增加,最大點腐蝕深度會有所變小;但同一指數的情況下,奧氏體系不銹鋼比鐵素體系的點腐蝕深度淺。通過外觀參量進行比較,高純度鐵素體系不銹鋼比奧氏體系顯示了更高的值。


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  以表面的(de)(de)(de)(de)顯色面積(ji)率(lv)(WA)為基準,用(yong)RN=3(2-logWA)表示)此(ci)后,矢澤(ze)(ze)等(deng)(1994年)(1995年)通過試驗表明,高(gao)鉻不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性隨著(zhu)點(dian)腐蝕指(zhi)數(shu)(鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)系:Cr+3.3Mo;奧(ao)氏體(ti)(ti)系:Cr+3.3Mo+16N)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)會有所提高(gao),但點(dian)腐蝕指(zhi)數(shu)值相同的(de)(de)(de)(de)情況下,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)系不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)比(bi)雙相和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)系不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)生銹(xiu)(xiu)少,而且光澤(ze)(ze)的(de)(de)(de)(de)保持情況很(hen)好。


2. 其他元素對(dui)不銹鋼(gang)耐蝕(shi)性能的(de)影響


  雖(sui)然關于其(qi)他(ta)元素對耐大氣腐蝕性(xing)的影(ying)響(xiang)并沒(mei)有進行太(tai)多的探討,但在日(ri)本國(guo)內,隨著含Cu-Nb的18Cr鐵(tie)(tie)素體系不銹鋼的開發,對銅對鐵(tie)(tie)素體系不銹鋼的耐大氣腐蝕性(xing)的影(ying)響(xiang)特別引人注目(mu)。


  山本(ben)等人(1982年),研究(jiu)了銅元素對(dui)19Cr-0.5Cu-Nb鋼耐(nai)銹(xiu)(xiu)性(xing)的影響(xiang)。即使添加Cu,生銹(xiu)(xiu)點也(ye)不會變大,只是一部分有所停(ting)止;而且Cu有利于(yu)鈍態(tai)的穩(wen)定化,所以不僅(jin)在受氯離子影響(xiang)很強的沿海地區,而且在工業地帶的二氧化硫環(huan)境當中,也(ye)具有一定的耐(nai)銹(xiu)(xiu)性(xing)。


  另一方面,伊(yi)藤等人(1983年(nian))調查了影(ying)響(xiang)海洋性大(da)(da)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)大(da)(da)氣(qi)腐蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)鐵素(su)體系不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)Cr含(han)量(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu鋼BA材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)Si(0.3%~0.6%)所產(chan)生的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。若(ruo)Cr含(han)量增(zeng)加,其(qi)(qi)耐(nai)(nai)(nai)大(da)(da)氣(qi)腐蝕(shi)(shi)性也會增(zeng)強(qiang);而且當BA材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面的(de)(de)(de)硅的(de)(de)(de)濃(nong)度較大(da)(da)時,銹難(nan)以向兩邊(bian)擴展(zhan),證明(ming)了耐(nai)(nai)(nai)銹性很(hen)好。樽谷等(1991年(nian))也證明(ming)了他(ta)們開發(fa)的(de)(de)(de)汽車鑄模用的(de)(de)(de)17Cr-0.4Nb-0.4Cu鋼的(de)(de)(de)BA材(cai)(cai)料(liao)(liao),其(qi)(qi)中(zhong)硅在表面濃(nong)縮成(cheng)二氧化硫(liu),這說明(ming)提高了耐(nai)(nai)(nai)大(da)(da)氣(qi)腐蝕(shi)(shi)性。此外,山本(ben)等(1986年(nian)),以19Cr-0.5Cu-0.4Nb鋼的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)銹性好為(wei)理由(you),如果該鋼產(chan)生一點腐蝕(shi)(shi),由(you)于含(han)有銅,其(qi)(qi)腐蝕(shi)(shi)部(bu)分(fen)也會立即促進陰極(ji)反應,產(chan)生再(zai)鈍態化。


  矢(shi)澤(ze)等(deng)(1990年(nian))通(tong)過(guo)(guo)曝露試(shi)(shi)驗和試(shi)(shi)驗室促進試(shi)(shi)驗,研(yan)究了影(ying)響(xiang)鐵素體系不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)大(da)氣腐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和Ti所產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)。Cr提高了不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐(nai)(nai)大(da)氣腐蝕(shi)性(xing)(xing),但含有24%的(de)(de)(de)(de)話,仍不(bu)(bu)能充分防(fang)止紅銹的(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生;Mo和Cu對(dui)(dui)(dui)(dui)于改善不(bu)(bu)銹鋼(gang)耐(nai)(nai)大(da)氣腐蝕(shi)性(xing)(xing)很有效(xiao)(xiao),特別(bie)是兩元素的(de)(de)(de)(de)復合添加效(xiao)(xiao)果(guo)明(ming)(ming)顯;Nb和Ti也顯示(shi)了其(qi)(qi)對(dui)(dui)(dui)(dui)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)改善效(xiao)(xiao)果(guo),但其(qi)(qi)程度與Cr、Mo、Cu相比較小。小林等(deng)(1991年(nian))通(tong)過(guo)(guo)試(shi)(shi)驗室促進試(shi)(shi)驗和對(dui)(dui)(dui)(dui)點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)測定(ding),研(yan)究了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元素對(dui)(dui)(dui)(dui)鐵素體系不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)銹性(xing)(xing)所產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),其(qi)(qi)中Cu的(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)果(guo)非常明(ming)(ming)顯,通(tong)過(guo)(guo)對(dui)(dui)(dui)(dui)點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)的(de)(de)(de)(de)測定(ding)得知其(qi)(qi)與其(qi)(qi)他(ta)元素不(bu)(bu)同,有預想(xiang)不(bu)(bu)到的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)銹性(xing)(xing)改善效(xiao)(xiao)果(guo)。


  如上所述(shu),特別是(shi)對于鐵素(su)體系不銹(xiu)鋼,銅(tong)元素(su)當初(chu)是(shi)為了(le)提高耐大氣腐蝕性(xing)替代鉬而添加的(de),但(dan)證實(shi)了(le)銅(tong)的(de)耐蝕性(xing)效果非(fei)常(chang)大。