1. 鉻、鉬、氮(dan)元素(su)對不銹鋼耐(nai)蝕(shi)性(xing)能的影(ying)響(xiang)
不銹鋼的耐大氣腐蝕性,基本上和耐點腐蝕(shi)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、鉬、氮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。
以表面的顯色面積率(WA)為(wei)基準,用RN=3(2-logWA)表示)此后,矢澤等(1994年)(1995年)通過試(shi)驗表明(ming),高(gao)鉻不銹鋼的耐蝕性隨著(zhu)點腐蝕指數(shu)(鐵(tie)素(su)體(ti)系:Cr+3.3Mo;奧氏體(ti)系:Cr+3.3Mo+16N)的增加會(hui)有所提高(gao),但點腐蝕指數(shu)值相(xiang)同的情況下,鐵(tie)素(su)體(ti)系不銹鋼比雙相(xiang)和奧氏體(ti)系不銹鋼生(sheng)銹少,而(er)且光澤的保持情況很(hen)好。
2. 其他元(yuan)素對不銹(xiu)鋼耐蝕性能的影響
雖然(ran)關(guan)于其他(ta)元素對耐(nai)大(da)(da)氣腐(fu)蝕性(xing)的影(ying)響(xiang)并沒(mei)有(you)進行太多的探討(tao),但(dan)在日本國內,隨(sui)著含Cu-Nb的18Cr鐵素體系不銹(xiu)鋼的開發,對銅對鐵素體系不銹(xiu)鋼的耐(nai)大(da)(da)氣腐(fu)蝕性(xing)的影(ying)響(xiang)特別引人(ren)注目。
山本等人(1982年),研究了銅元素(su)對19Cr-0.5Cu-Nb鋼耐銹(xiu)性的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)。即(ji)使添加Cu,生銹(xiu)點也不會變大,只是一部(bu)分有(you)所停(ting)止(zhi);而(er)且Cu有(you)利于鈍(dun)態(tai)的(de)(de)(de)(de)穩定化,所以不僅(jin)在(zai)受氯離子影響(xiang)很(hen)強的(de)(de)(de)(de)沿海(hai)地區,而(er)且在(zai)工業地帶(dai)的(de)(de)(de)(de)二氧化硫環境當(dang)中,也具有(you)一定的(de)(de)(de)(de)耐銹(xiu)性。
另一方面,伊藤等(deng)人(1983年(nian))調(diao)查(cha)了(le)(le)影(ying)響海洋(yang)性(xing)(xing)(xing)大(da)氣(qi)中(zhong)的(de)(de)(de)耐大(da)氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)鐵素體(ti)系不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)Cr含(han)量(liang)(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu鋼BA材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)Si(0.3%~0.6%)所產生(sheng)的(de)(de)(de)影(ying)響。若Cr含(han)量(liang)增(zeng)加,其耐大(da)氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)也會增(zeng)強;而(er)且(qie)當BA材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)表面的(de)(de)(de)硅(gui)的(de)(de)(de)濃度較大(da)時,銹(xiu)難以向兩邊擴(kuo)展(zhan),證明(ming)了(le)(le)耐銹(xiu)性(xing)(xing)(xing)很好。樽谷等(deng)(1991年(nian))也證明(ming)了(le)(le)他們開發的(de)(de)(de)汽車鑄模用(yong)的(de)(de)(de)17Cr-0.4Nb-0.4Cu鋼的(de)(de)(de)BA材(cai)料(liao)(liao),其中(zhong)硅(gui)在表面濃縮成二氧化硫,這說明(ming)提高(gao)了(le)(le)耐大(da)氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)。此外,山(shan)本等(deng)(1986年(nian)),以19Cr-0.5Cu-0.4Nb鋼的(de)(de)(de)耐銹(xiu)性(xing)(xing)(xing)好為理由,如果該(gai)鋼產生(sheng)一點(dian)腐(fu)蝕(shi),由于(yu)含(han)有銅,其腐(fu)蝕(shi)部分也會立即促進陰(yin)極反應,產生(sheng)再鈍態化。
矢(shi)澤等(1990年)通(tong)過(guo)曝露試(shi)驗(yan)(yan)和試(shi)驗(yan)(yan)室促進(jin)試(shi)驗(yan)(yan),研究了影(ying)響鐵(tie)素(su)(su)(su)體系(xi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)大氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和Ti所產生(sheng)的(de)(de)影(ying)響。Cr提高了不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)大氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性,但(dan)含有24%的(de)(de)話,仍不(bu)(bu)能(neng)充分防止紅銹(xiu)的(de)(de)產生(sheng);Mo和Cu對(dui)(dui)于改善不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)耐(nai)大氣(qi)腐(fu)蝕(shi)性很有效,特(te)別(bie)是兩(liang)元素(su)(su)(su)的(de)(de)復合添加效果(guo)明顯;Nb和Ti也顯示了其對(dui)(dui)耐(nai)蝕(shi)性有一(yi)定(ding)的(de)(de)改善效果(guo),但(dan)其程(cheng)度與Cr、Mo、Cu相比較(jiao)小。小林等(1991年)通(tong)過(guo)試(shi)驗(yan)(yan)室促進(jin)試(shi)驗(yan)(yan)和對(dui)(dui)點腐(fu)蝕(shi)電位的(de)(de)測定(ding),研究了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元素(su)(su)(su)對(dui)(dui)鐵(tie)素(su)(su)(su)體系(xi)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)銹(xiu)性所產生(sheng)的(de)(de)影(ying)響,其中Cu的(de)(de)效果(guo)非常(chang)明顯,通(tong)過(guo)對(dui)(dui)點腐(fu)蝕(shi)電位的(de)(de)測定(ding)得知(zhi)其與其他元素(su)(su)(su)不(bu)(bu)同,有預想(xiang)不(bu)(bu)到的(de)(de)耐(nai)銹(xiu)性改善效果(guo)。
如上(shang)所述,特別是對(dui)于鐵素體系不銹鋼,銅(tong)元(yuan)素當初是為了(le)提高耐大氣腐(fu)蝕性替代(dai)鉬而添(tian)加的(de),但證實(shi)了(le)銅(tong)的(de)耐蝕性效果非常大。