1. 鉻、鉬等元素(su)對鐵素(su)體(ti)不銹鋼耐蝕性能的影響
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,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影(ying)響18Cr鋼(gang)在(zai)食鹽水中的點(dian)(dian)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位,結果(guo)表(biao)明(ming)鉬(mu)含(han)量(liang)增加(jia)后,點(dian)(dian)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位升(sheng)高(即耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕能力增強(qiang));錳含(han)量(liang)在(zai)1%以(yi)上時(shi)點(dian)(dian)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位不受影(ying)響,1%以(yi)下時(shi)含(han)量(liang)越(yue)(yue)少,點(dian)(dian)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位越(yue)(yue)高;硫(liu)含(han)量(liang)越(yue)(yue)多,點(dian)(dian)腐(fu)蝕電(dian)(dian)位越(yue)(yue)低(di)。
久松等(1976年)采(cai)用再(zai)鈍化電(dian)位(縫(feng)隙內溶(rong)解反應完全(quan)停(ting)止后,再(zai)度發(fa)生(sheng)鈍化的電(dian)位)此(ci)為衡量縫(feng)隙腐(fu)蝕安(an)全(quan)性的標準,研究了(le)鉬含量對25%Cr鋼的影(ying)響,表明鉬具(ju)有(you)防止縫(feng)隙腐(fu)蝕的效果。
還有,辻(辻)(1976年)等分(fen)析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素的(de)(de)含(han)量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中的(de)(de)18Cr-Mo系鋼點腐蝕的(de)(de)影(ying)響,其中對耐點腐蝕性(xing)影(ying)響較大(da)的(de)(de)鉻及(ji)鉬的(de)(de)影(ying)響如下式所示。
30℃時(shi)的腐(fu)蝕度=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(you)此可(ke)知(zhi),鉬的(de)影(ying)響(xiang)效果是(shi)鉻的(de)1~2倍。另外,它還表(biao)明了含有(you)Cr、Mo組(zu)合成(cheng)分(fen)的(de)鋼19Cr-2Mo和(he)18Cr-3Mo都具有(you)比SUS304更強的(de)耐點(dian)腐蝕(shi)性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點(dian)腐蝕(shi)的(de)影(ying)響(xiang)都很(hen)小(xiao)。
另(ling)外(wai),岡田(tian)等(deng)(1987年(nian))[44]使(shi)用54種(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼,測(ce)定了它們(men)在80℃、5%NaCl溶液(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)臨界電位,即(ji)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)再鈍(dun)化(hua)電位,然后經(jing)過重回歸分析,更(geng)加明確了合金(jin)元素(su)對(dui)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)影響,其中(zhong)Mo、Ni元素(su)使(shi)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(15種(zhong))的(de)(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)再鈍(dun)化(hua)電位升高。另(ling)外(wai),還(huan)在25℃的(de)(de)(de)(de)12%NaCl溶液(ye)(ye)中(zhong)測(ce)定了衡(heng)量耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力的(de)(de)(de)(de)去鈍(dun)化(hua)pH值[45](pHa depassivation pH,由于金(jin)屬離子的(de)(de)(de)(de)加水分解,縫(feng)隙(xi)內的(de)(de)(de)(de)pH值下降,活性溶解開始的(de)(de)(de)(de)pH值),鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)脫離鈍(dun)化(hua)pH值如下式(shi)所示,Mo、Ni的(de)(de)(de)(de)影響同(tong)樣存在。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦、鈮、鋯元素對鐵(tie)素體不銹鋼耐蝕性能的影響
與Cr、Mo不(bu)同,為(wei)防(fang)止鐵素體不(bu)銹鋼(gang)發生晶間腐蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元(yuan)素,是(shi)通過(guo)固定C、N來改善耐點腐蝕性和(he)耐縫隙腐蝕性的,另外(wai)Ti還(huan)擁有(you)其他功(gong)效。
首先(xian),小(xiao)林等(1973年)研究(jiu)了V、Ti、Zr的(de)添(tian)加對(dui)17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)的(de)影響,結(jie)果表明Ti、Zr通過固(gu)(gu)定(ding)C、N來(lai)抑(yi)制鉻(ge)的(de)碳化物或氮化物的(de)生成,由此(ci)來(lai)影響鋼的(de)耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)。而且(qie)他們(men)還(huan)在(zai)試驗中證(zheng)明了釩對(dui)耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕的(de)影響雖然(ran)與C、N的(de)固(gu)(gu)定(ding)無關(guan),但釩的(de)影響程(cheng)度比鉬要小(xiao)。
另(ling)外,門等(1976年)證明了(le)在17Cr系鋼中添加鈦(tai)后,其耐點腐蝕性(xing)(耐銹性(xing))增強,尤其是(shi)未(wei)與C、N結合的固(gu)溶Ti的含(han)量達到0.2%以上時(shi),容易引(yin)發腐蝕的MnS消失,并變(bian)為TiS.山本(ben)等(1976年)針對(dui)C、N影(ying)響(xiang)大大減(jian)少的超低C、N13Cr鋼所(suo)做試驗表(biao)明,添加0.3%的Ti后,鈍化(hua)膜會更加穩(wen)定,因此固(gu)溶Ti能(neng)有效防止腐蝕。
足立等(1978年)也對17Cr鋼進行了系(xi)統性的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究,結(jie)果(guo)(guo)發(fa)現鈦或鈮的(de)(de)(de)(de)(de)添(tian)(tian)加能提高(gao)17Cr鋼的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點腐蝕(shi)性,這(zhe)一效果(guo)(guo)能通(tong)過這(zhe)些元(yuan)素與C+N總量的(de)(de)(de)(de)(de)比(bi)例來表示,而(er)添(tian)(tian)加了Ti元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)鋼材(cai)耐(nai)點腐蝕(shi)能力更強(qiang)。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)添(tian)(tian)加了鈮元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)鋼材(cai)中(zhong)含有MnS,而(er)鈦促使了硫化物的(de)(de)(de)(de)(de)生成(cheng),這(zhe)使容易(yi)引發(fa)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)MnS消失。而(er)且鈦也有抑制蝕(shi)孔內活性溶(rong)解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)作用。另外,中(zhong)田(tian)等(1979年)也認為(wei)在17Cr-Ti鋼中(zhong),主要原材(cai)料(liao)和介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性也隨(sui)著鈦含量的(de)(de)(de)(de)(de)增多而(er)提高(gao),固溶(rong)鈦改(gai)善了耐(nai)銹性。
并且,根據(ju)足立等(1978年(nian))的研究,在耐(nai)蝕(shi)性更好的18Cr-2Mo中添(tian)加(jia)鈦(tai)(tai)和(he)鈮后,鈦(tai)(tai)和(he)鈮的差別顯示不出來。