1. 鉻、鉬等元素對鐵素體不銹鋼耐蝕性能的(de)影響(xiang)


  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(le)Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼(gang)在(zai)食(shi)鹽水中的(de)點(dian)腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei),結果表明鉬含量(liang)增加后,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)升(sheng)高(即(ji)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)能力增強);錳含量(liang)在(zai)1%以上時點(dian)腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)不受(shou)影響,1%以下時含量(liang)越少,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)越高;硫含量(liang)越多,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)越低(di)。


  久松等(deng)(1976年)采用(yong)再(zai)鈍化電位(wei)(縫(feng)隙內溶解反應(ying)完全(quan)停止后(hou),再(zai)度發生鈍化的(de)(de)電位(wei))此(ci)為衡量縫(feng)隙腐蝕安全(quan)性的(de)(de)標準,研究了鉬(mu)含量對25%Cr鋼(gang)的(de)(de)影響(xiang),表明(ming)鉬(mu)具(ju)有防止縫(feng)隙腐蝕的(de)(de)效果。


  還(huan)有,辻(1976年)等分析(xi)了(le)Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種(zhong)微量(liang)元素的(de)含量(liang)對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液(ye)中(zhong)的(de)18Cr-Mo系鋼(gang)點腐蝕的(de)影(ying)響(xiang),其中(zhong)對耐點腐蝕性(xing)影(ying)響(xiang)較大的(de)鉻(ge)及(ji)鉬的(de)影(ying)響(xiang)如下式(shi)所示。


  30℃時的腐(fu)蝕度(du)=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)


  由此可知,鉬(mu)的(de)(de)(de)影響(xiang)效果是鉻的(de)(de)(de)1~2倍(bei)。另(ling)外,它還(huan)表明了含有(you)(you)Cr、Mo組合成分的(de)(de)(de)鋼(gang)19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有(you)(you)比SUS304更強(qiang)的(de)(de)(de)耐點腐蝕性(xing),而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐蝕的(de)(de)(de)影響(xiang)都很(hen)小。


  另(ling)外(wai),岡田等(deng)(1987年)[44]使用54種不銹(xiu)鋼,測(ce)定了它們在(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)臨界電(dian)位(wei),即縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕再鈍(dun)化(hua)電(dian)位(wei),然后經過重回歸分析,更加明(ming)確了合金元素對縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)影響,其(qi)中(zhong)Mo、Ni元素使鐵素體不銹(xiu)鋼(15種)的(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕再鈍(dun)化(hua)電(dian)位(wei)升高(gao)。另(ling)外(wai),還在(zai)25℃的(de)(de)12%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)測(ce)定了衡量耐(nai)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕能力(li)的(de)(de)去鈍(dun)化(hua)pH值[45](pHa depassivation pH,由(you)于金屬(shu)離(li)子的(de)(de)加水分解(jie),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)的(de)(de)pH值下降,活性溶(rong)解(jie)開始的(de)(de)pH值),鐵素體的(de)(de)脫離(li)鈍(dun)化(hua)pH值如下式所示,Mo、Ni的(de)(de)影響同樣存在(zai)。


    pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15


2. 鈦、鈮(ni)、鋯元素對鐵素體(ti)不(bu)銹鋼耐蝕性能的影響


與Cr、Mo不同,為防止(zhi)鐵素體(ti)不銹鋼發生晶間腐(fu)蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元素,是通(tong)過固定(ding)C、N來改善耐點腐(fu)蝕性和耐縫隙腐(fu)蝕性的,另外(wai)Ti還擁有(you)其他功效。


首先,小林等(1973年(nian))研究(jiu)了(le)V、Ti、Zr的(de)(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐(nai)點腐蝕(shi)性的(de)(de)影(ying)響(xiang),結果表明(ming)Ti、Zr通(tong)過固定C、N來抑(yi)制鉻的(de)(de)碳化物(wu)或氮化物(wu)的(de)(de)生成(cheng),由此來影(ying)響(xiang)鋼的(de)(de)耐(nai)點腐蝕(shi)性。而且他們還在試(shi)驗中證(zheng)明(ming)了(le)釩對耐(nai)點腐蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang)雖然與C、N的(de)(de)固定無關,但釩的(de)(de)影(ying)響(xiang)程(cheng)度比(bi)鉬要小。


另外,門等(1976年(nian))證明了在17Cr系鋼中添加鈦后,其(qi)耐(nai)點腐(fu)蝕性(耐(nai)銹性)增強(qiang),尤其(qi)是未與C、N結合(he)的(de)固(gu)溶Ti的(de)含量達到(dao)0.2%以上(shang)時,容(rong)易(yi)引(yin)發(fa)腐(fu)蝕的(de)MnS消失,并變為TiS.山本等(1976年(nian))針對C、N影響(xiang)大(da)大(da)減少(shao)的(de)超低C、N13Cr鋼所做(zuo)試(shi)驗(yan)表明,添加0.3%的(de)Ti后,鈍(dun)化(hua)膜會更加穩定,因此固(gu)溶Ti能(neng)有效防止腐(fu)蝕。


足(zu)立等(1978年(nian)(nian))也對17Cr鋼(gang)進行了(le)系(xi)統性(xing)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究,結果發(fa)現鈦(tai)或鈮(ni)的(de)(de)(de)(de)添(tian)加能(neng)提高17Cr鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing),這(zhe)一(yi)效(xiao)果能(neng)通過這(zhe)些元素與C+N總(zong)量的(de)(de)(de)(de)比例來表示,而添(tian)加了(le)Ti元素的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)耐點(dian)腐(fu)蝕能(neng)力(li)更強。這(zhe)是(shi)因為添(tian)加了(le)鈮(ni)元素的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)中含(han)有MnS,而鈦(tai)促使了(le)硫(liu)化物的(de)(de)(de)(de)生(sheng)成,這(zhe)使容易(yi)引發(fa)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)MnS消失。而且鈦(tai)也有抑(yi)制蝕孔內活性(xing)溶解的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用。另外,中田等(1979年(nian)(nian))也認為在17Cr-Ti鋼(gang)中,主要原材(cai)(cai)料和介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)也隨著鈦(tai)含(han)量的(de)(de)(de)(de)增多而提高,固溶鈦(tai)改(gai)善了(le)耐銹性(xing)。


并且,根據足立等(deng)(1978年)的(de)研究(jiu),在(zai)耐蝕(shi)性更(geng)好的(de)18Cr-2Mo中添(tian)加鈦和鈮后,鈦和鈮的(de)差別(bie)顯示(shi)不出(chu)來。