1. 鉻、鉬等(deng)元素(su)對鐵(tie)素(su)體不銹鋼耐蝕(shi)性能的(de)影響
岡田等(1973年)通過氯化鐵浸泡試驗和陽極極化試驗,檢測了Cr(20%~30%)、Mo(0%~4%)及Nb(0%~2%)對鐵素體不銹鋼耐點腐蝕(shi)性的影響,結果顯示耐點腐蝕性主要由鉻和鉬的含量決定,當鉻含量為25%以上時,鐵的鈍化特性明顯得到改善。由此,岡田研制開發了25 Cr-3Mo-0.7Nb-0.03C鋼。為了進一步增強該不銹鋼的韌性,他們使鋼中的鎳元素增至8%,這樣之后耐點腐蝕能力反而下降,這是因為鐵素體單相變成了雙相的緣故。另外,小川等(1978年)通過AES、XPS發現,鋼鐵中的鉻含量越多,鈍化膜中的鉻比例越大,從而鈍化膜更穩定,這正是高鉻鋼擁有良好的耐點腐蝕能力的原因所在。
宮(gong)川等(1975年)[41]使(shi)用25℃、5%NaCl溶(rong)液(ye),檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼在食(shi)鹽水中的(de)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位,結果表(biao)明鉬含量(liang)(liang)增(zeng)加后,點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位升高(即耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)能力(li)增(zeng)強);錳含量(liang)(liang)在1%以上時點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位不(bu)受影響,1%以下時含量(liang)(liang)越少(shao),點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位越高;硫含量(liang)(liang)越多(duo),點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)位越低。
久松等(1976年)采用再鈍化(hua)電(dian)位(wei)(縫(feng)隙(xi)內溶(rong)解(jie)反應(ying)完全停止后,再度發生(sheng)鈍化(hua)的(de)電(dian)位(wei))此為衡(heng)量縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕安(an)全性的(de)標準,研究了鉬含量對(dui)25%Cr鋼的(de)影響,表明(ming)鉬具有防止縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕的(de)效(xiao)果。
還有(you),辻(辻)(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素的(de)(de)(de)含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中的(de)(de)(de)18Cr-Mo系鋼(gang)點腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影響(xiang),其中對耐點腐(fu)蝕(shi)性影響(xiang)較大的(de)(de)(de)鉻及(ji)鉬的(de)(de)(de)影響(xiang)如下式所示。
30℃時的腐蝕度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時的(de)腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由此可(ke)知,鉬的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)效果是鉻的(de)(de)(de)1~2倍(bei)。另外(wai),它還(huan)表明了含有(you)Cr、Mo組(zu)合成分的(de)(de)(de)鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有(you)比SUS304更強(qiang)的(de)(de)(de)耐點腐(fu)蝕性,而(er)Si、Mn、Ni、Cu、P、S對(dui)點腐(fu)蝕的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)都很小。
另(ling)外(wai),岡田等(deng)(1987年)[44]使用54種不銹(xiu)鋼(gang),測定了(le)(le)(le)它們在(zai)80℃、5%NaCl溶液(ye)中的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)臨界電位(wei)(wei),即縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)(zai)鈍(dun)化電位(wei)(wei),然后經(jing)過重(zhong)回歸(gui)分析,更加明(ming)確(que)了(le)(le)(le)合(he)金元素對縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影(ying)響,其中Mo、Ni元素使鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(15種)的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再(zai)(zai)鈍(dun)化電位(wei)(wei)升高。另(ling)外(wai),還在(zai)25℃的(de)(de)(de)12%NaCl溶液(ye)中測定了(le)(le)(le)衡(heng)量耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)的(de)(de)(de)去鈍(dun)化pH值(zhi)(zhi)(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子(zi)的(de)(de)(de)加水分解,縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內的(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)下降,活性(xing)溶解開(kai)始的(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)),鐵素體(ti)的(de)(de)(de)脫(tuo)離鈍(dun)化pH值(zhi)(zhi)(zhi)如下式所示,Mo、Ni的(de)(de)(de)影(ying)響同樣存在(zai)。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦、鈮、鋯元素對鐵素體不銹鋼耐蝕性能的影響
與Cr、Mo不同(tong),為防止(zhi)鐵(tie)素(su)體(ti)不銹鋼發生晶(jing)間腐(fu)蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元素(su),是通(tong)過固定C、N來(lai)改善(shan)耐點腐(fu)蝕性和耐縫隙腐(fu)蝕性的,另外Ti還擁(yong)有(you)其(qi)他(ta)功效。
首先,小林等(1973年(nian))研究了(le)V、Ti、Zr的(de)添加(jia)對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐(nai)點腐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)影(ying)(ying)響(xiang),結果表(biao)明Ti、Zr通過固定C、N來(lai)抑制鉻的(de)碳(tan)化物或(huo)氮(dan)化物的(de)生(sheng)成,由此來(lai)影(ying)(ying)響(xiang)鋼(gang)的(de)耐(nai)點腐蝕(shi)性(xing)(xing)。而(er)且他們還在(zai)試驗(yan)中證明了(le)釩(fan)對耐(nai)點腐蝕(shi)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)雖(sui)然與C、N的(de)固定無關,但釩(fan)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)程度比鉬要小。
另外,門(men)等(1976年)證明了在(zai)17Cr系鋼中添加鈦后(hou),其耐點腐蝕性(耐銹性)增強,尤其是未(wei)與C、N結合的(de)固溶Ti的(de)含量達到0.2%以上時(shi),容(rong)易(yi)引發腐蝕的(de)MnS消失,并(bing)變為TiS.山本(ben)等(1976年)針對C、N影響大大減少的(de)超(chao)低C、N13Cr鋼所(suo)做試驗表明,添加0.3%的(de)Ti后(hou),鈍化膜會更加穩定,因此固溶Ti能有(you)效防止腐蝕。
足立(li)等(1978年)也對17Cr鋼(gang)(gang)進行了(le)(le)系統性(xing)的(de)(de)研究,結果發(fa)現鈦(tai)(tai)或鈮的(de)(de)添加(jia)(jia)能提高17Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕性(xing),這(zhe)一效果能通過(guo)這(zhe)些(xie)元素與(yu)C+N總(zong)量的(de)(de)比例來表示,而添加(jia)(jia)了(le)(le)Ti元素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕能力(li)更強(qiang)。這(zhe)是(shi)因為添加(jia)(jia)了(le)(le)鈮元素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)(cai)(cai)中(zhong)(zhong)含(han)有MnS,而鈦(tai)(tai)促(cu)使了(le)(le)硫化物的(de)(de)生成,這(zhe)使容易引發(fa)腐蝕的(de)(de)MnS消失。而且(qie)鈦(tai)(tai)也有抑制蝕孔內(nei)活性(xing)溶解的(de)(de)作用。另外,中(zhong)(zhong)田等(1979年)也認為在17Cr-Ti鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong),主要原材(cai)(cai)(cai)料(liao)和介(jie)質的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)也隨著鈦(tai)(tai)含(han)量的(de)(de)增多(duo)而提高,固(gu)溶鈦(tai)(tai)改善(shan)了(le)(le)耐(nai)(nai)銹性(xing)。
并且,根據足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更(geng)好的18Cr-2Mo中添加鈦和鈮(ni)后,鈦和鈮(ni)的差別顯示(shi)不出來。