1. 鉻(ge)、鉬等元素(su)(su)對(dui)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼耐(nai)蝕(shi)性能(neng)的(de)影(ying)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。
宮川等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液(ye),檢(jian)測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如(ru)何影(ying)響(xiang)18Cr鋼(gang)在(zai)食鹽水中的(de)點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)(wei),結果(guo)表明鉬含量增加后,點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)升(sheng)高(即耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕能(neng)力增強(qiang));錳(meng)含量在(zai)1%以上時點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)不受影(ying)響(xiang),1%以下時含量越(yue)(yue)少,點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)越(yue)(yue)高;硫(liu)含量越(yue)(yue)多,點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)(wei)越(yue)(yue)低。
久(jiu)松(song)等(1976年(nian))采用再鈍(dun)化電位(縫隙內(nei)溶解反(fan)應(ying)完全(quan)停止(zhi)后,再度發生鈍(dun)化的(de)電位)此為(wei)衡(heng)量縫隙腐蝕安全(quan)性的(de)標(biao)準(zhun),研究了鉬(mu)含量對(dui)25%Cr鋼的(de)影(ying)響,表明鉬(mu)具有防止(zhi)縫隙腐蝕的(de)效(xiao)果(guo)。
還有,辻(辻)(1976年(nian))等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微量元素的含量對(dui)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶(rong)液中的18Cr-Mo系鋼(gang)點腐(fu)蝕(shi)的影(ying)響(xiang)(xiang),其中對(dui)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)性影(ying)響(xiang)(xiang)較(jiao)大的鉻及鉬的影(ying)響(xiang)(xiang)如下式(shi)所示。
30℃時的腐蝕(shi)度(du)=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時的腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由此可知,鉬的(de)(de)影響效果是(shi)鉻的(de)(de)1~2倍。另(ling)外,它還表明(ming)了(le)含有Cr、Mo組(zu)合(he)成分的(de)(de)鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有比SUS304更強的(de)(de)耐點腐(fu)蝕性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對(dui)點腐(fu)蝕的(de)(de)影響都很(hen)小(xiao)。
另(ling)(ling)外,岡田等(deng)(1987年)[44]使用54種(zhong)不銹鋼(gang),測定了(le)它們在(zai)(zai)80℃、5%NaCl溶液(ye)中的(de)(de)(de)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)臨界電(dian)(dian)位(wei),即縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)再鈍化(hua)電(dian)(dian)位(wei),然后經過重回歸分析,更加明確(que)了(le)合金元素對縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),其中Mo、Ni元素使鐵素體不銹鋼(gang)(15種(zhong))的(de)(de)(de)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)再鈍化(hua)電(dian)(dian)位(wei)升高。另(ling)(ling)外,還在(zai)(zai)25℃的(de)(de)(de)12%NaCl溶液(ye)中測定了(le)衡量耐縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)(de)去鈍化(hua)pH值(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離(li)子的(de)(de)(de)加水分解(jie),縫隙(xi)內的(de)(de)(de)pH值(zhi)下降,活性溶解(jie)開始的(de)(de)(de)pH值(zhi)),鐵素體的(de)(de)(de)脫離(li)鈍化(hua)pH值(zhi)如(ru)下式(shi)所示,Mo、Ni的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)同樣存(cun)在(zai)(zai)。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦、鈮、鋯元(yuan)素對鐵素體不銹鋼耐(nai)蝕(shi)性能的(de)影響
與Cr、Mo不(bu)同(tong),為防止(zhi)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼發生晶間(jian)腐(fu)蝕而(er)添加的(de)Ti、Nb、Zr等元素,是通過固定C、N來改善耐點腐(fu)蝕性和(he)耐縫隙腐(fu)蝕性的(de),另外(wai)Ti還(huan)擁有(you)其他功效。
首先,小林等(1973年)研究了(le)V、Ti、Zr的(de)(de)添加(jia)對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(dian)腐(fu)蝕性的(de)(de)影(ying)響(xiang),結(jie)果表明Ti、Zr通過固(gu)定(ding)C、N來(lai)抑制鉻的(de)(de)碳化物(wu)或氮化物(wu)的(de)(de)生成,由此來(lai)影(ying)響(xiang)鋼的(de)(de)耐點(dian)腐(fu)蝕性。而(er)且他們還在試驗中證(zheng)明了(le)釩對耐點(dian)腐(fu)蝕的(de)(de)影(ying)響(xiang)雖然與C、N的(de)(de)固(gu)定(ding)無關,但釩的(de)(de)影(ying)響(xiang)程(cheng)度比鉬要小。
另外,門(men)等(1976年)證明了在17Cr系鋼(gang)(gang)中(zhong)添(tian)加鈦(tai)后(hou),其(qi)耐(nai)點腐蝕(shi)性(耐(nai)銹性)增強,尤其(qi)是未與C、N結合的(de)固(gu)溶Ti的(de)含(han)量達到0.2%以上時,容易引發腐蝕(shi)的(de)MnS消(xiao)失,并變為(wei)TiS.山本等(1976年)針對(dui)C、N影響(xiang)大大減(jian)少的(de)超低C、N13Cr鋼(gang)(gang)所做試(shi)驗表明,添(tian)加0.3%的(de)Ti后(hou),鈍化膜會更加穩定,因(yin)此固(gu)溶Ti能有效防止腐蝕(shi)。
足立等(1978年(nian))也(ye)(ye)對17Cr鋼進行了(le)系統性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)研究,結果發現鈦(tai)或鈮的(de)(de)添加(jia)能(neng)提(ti)高17Cr鋼的(de)(de)耐點腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing),這(zhe)一效(xiao)果能(neng)通(tong)過這(zhe)些元素(su)(su)與C+N總量(liang)的(de)(de)比例(li)來表示,而(er)(er)添加(jia)了(le)Ti元素(su)(su)的(de)(de)鋼材(cai)耐點腐蝕(shi)能(neng)力更(geng)強。這(zhe)是因(yin)為(wei)添加(jia)了(le)鈮元素(su)(su)的(de)(de)鋼材(cai)中(zhong)含有(you)(you)MnS,而(er)(er)鈦(tai)促使了(le)硫化物的(de)(de)生成,這(zhe)使容易引發腐蝕(shi)的(de)(de)MnS消失。而(er)(er)且鈦(tai)也(ye)(ye)有(you)(you)抑制蝕(shi)孔(kong)內活性(xing)(xing)(xing)溶(rong)解的(de)(de)作用。另外,中(zhong)田(tian)等(1979年(nian))也(ye)(ye)認為(wei)在(zai)17Cr-Ti鋼中(zhong),主要原材(cai)料和(he)介質的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)也(ye)(ye)隨著鈦(tai)含量(liang)的(de)(de)增多而(er)(er)提(ti)高,固(gu)溶(rong)鈦(tai)改善了(le)耐銹(xiu)性(xing)(xing)(xing)。
并且(qie),根(gen)據足立等(1978年)的(de)(de)研(yan)究,在(zai)耐(nai)蝕(shi)性更好(hao)的(de)(de)18Cr-2Mo中(zhong)添(tian)加鈦和鈮后(hou),鈦和鈮的(de)(de)差別顯示不(bu)出來(lai)。

