1. 鉻、鉬等元素(su)對鐵(tie)素(su)體不(bu)銹鋼耐(nai)蝕性能的影(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(shi)用25℃、5%NaCl溶液,檢(jian)測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼在(zai)食鹽水(shui)中的點(dian)腐蝕電(dian)位(wei),結果表明鉬含量增(zeng)加后,點(dian)腐蝕電(dian)位(wei)升(sheng)高(即耐(nai)點(dian)腐蝕能力增(zeng)強);錳含量在(zai)1%以(yi)上時點(dian)腐蝕電(dian)位(wei)不受(shou)影響,1%以(yi)下時含量越(yue)(yue)少,點(dian)腐蝕電(dian)位(wei)越(yue)(yue)高;硫含量越(yue)(yue)多(duo),點(dian)腐蝕電(dian)位(wei)越(yue)(yue)低。
久松等(1976年)采用(yong)再鈍(dun)(dun)化電位(縫(feng)隙內溶解反應完全停止(zhi)后(hou),再度發生鈍(dun)(dun)化的(de)電位)此為(wei)衡量縫(feng)隙腐(fu)蝕安全性的(de)標準,研究了鉬含量對25%Cr鋼的(de)影響(xiang),表明鉬具(ju)有防止(zhi)縫(feng)隙腐(fu)蝕的(de)效果。
還有,辻(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素(su)的含(han)量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中(zhong)的18Cr-Mo系鋼點(dian)腐蝕的影響,其中(zhong)對耐點(dian)腐蝕性影響較大的鉻及(ji)鉬的影響如(ru)下(xia)式所示。
30℃時(shi)的腐蝕度(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(ke)知(zhi),鉬的(de)(de)(de)影響效果是鉻的(de)(de)(de)1~2倍。另外,它還表明了含有Cr、Mo組合(he)成分的(de)(de)(de)鋼19Cr-2Mo和(he)18Cr-3Mo都具(ju)有比SUS304更強的(de)(de)(de)耐(nai)點腐蝕性,而(er)Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐蝕的(de)(de)(de)影響都很小。
另(ling)外(wai),岡田等(deng)(1987年(nian))[44]使用54種不(bu)銹鋼,測(ce)定了它(ta)們(men)在80℃、5%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐蝕的(de)(de)(de)臨界電(dian)位,即縫(feng)隙(xi)腐蝕再鈍化電(dian)位,然后經過重回歸分析(xi),更(geng)加明確了合金元素(su)對縫(feng)隙(xi)腐蝕的(de)(de)(de)影(ying)響,其中(zhong)Mo、Ni元素(su)使鐵素(su)體不(bu)銹鋼(15種)的(de)(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐蝕再鈍化電(dian)位升高。另(ling)外(wai),還(huan)在25℃的(de)(de)(de)12%NaCl溶(rong)液(ye)中(zhong)測(ce)定了衡量耐縫(feng)隙(xi)腐蝕能力的(de)(de)(de)去鈍化pH值[45](pHa depassivation pH,由于金屬離(li)子的(de)(de)(de)加水分解,縫(feng)隙(xi)內的(de)(de)(de)pH值下(xia)降,活性溶(rong)解開始的(de)(de)(de)pH值),鐵素(su)體的(de)(de)(de)脫離(li)鈍化pH值如下(xia)式所(suo)示,Mo、Ni的(de)(de)(de)影(ying)響同樣存在。
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(bu)同(tong),為防(fang)止鐵素體不(bu)銹鋼(gang)發生晶間(jian)腐蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元素,是通過固定C、N來改善耐點腐蝕性(xing)和耐縫隙(xi)腐蝕性(xing)的,另外Ti還(huan)擁有其他功效。
首先,小(xiao)林等(deng)(1973年)研究了(le)V、Ti、Zr的(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(dian)腐(fu)蝕性的(de)影響(xiang)(xiang),結果表明(ming)Ti、Zr通過固定C、N來抑制(zhi)鉻的(de)碳(tan)化物或氮化物的(de)生成,由此來影響(xiang)(xiang)鋼的(de)耐點(dian)腐(fu)蝕性。而且(qie)他們還(huan)在試(shi)驗中證(zheng)明(ming)了(le)釩對耐點(dian)腐(fu)蝕的(de)影響(xiang)(xiang)雖然與C、N的(de)固定無關,但釩的(de)影響(xiang)(xiang)程度比鉬要小(xiao)。
另外,門等(1976年(nian))證明了在17Cr系鋼(gang)中(zhong)添加鈦(tai)后,其(qi)耐點腐蝕性(耐銹性)增強,尤其(qi)是未與C、N結(jie)合(he)的(de)固(gu)溶Ti的(de)含量達到0.2%以上(shang)時(shi),容易(yi)引發腐蝕的(de)MnS消失(shi),并變(bian)為TiS.山本(ben)等(1976年(nian))針對C、N影(ying)響大大減少的(de)超低C、N13Cr鋼(gang)所做試驗表明,添加0.3%的(de)Ti后,鈍化膜(mo)會更(geng)加穩(wen)定,因此固(gu)溶Ti能有效防(fang)止腐蝕。
足(zu)立(li)等(deng)(deng)(1978年)也(ye)對17Cr鋼(gang)(gang)進行(xing)了系統性(xing)(xing)的(de)(de)研究(jiu),結果發(fa)現鈦(tai)(tai)或鈮(ni)的(de)(de)添加(jia)(jia)能(neng)提高17Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)(xing),這(zhe)(zhe)一(yi)效果能(neng)通過這(zhe)(zhe)些元(yuan)(yuan)素(su)與C+N總量(liang)的(de)(de)比例來表示,而(er)(er)(er)添加(jia)(jia)了Ti元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)鋼(gang)(gang)材耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕能(neng)力更強。這(zhe)(zhe)是因(yin)為添加(jia)(jia)了鈮(ni)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)鋼(gang)(gang)材中含(han)(han)有MnS,而(er)(er)(er)鈦(tai)(tai)促使了硫化物的(de)(de)生成,這(zhe)(zhe)使容易引發(fa)腐(fu)蝕的(de)(de)MnS消失。而(er)(er)(er)且鈦(tai)(tai)也(ye)有抑制(zhi)蝕孔內活(huo)性(xing)(xing)溶解的(de)(de)作用。另(ling)外,中田等(deng)(deng)(1979年)也(ye)認為在(zai)17Cr-Ti鋼(gang)(gang)中,主(zhu)要原材料和介(jie)質的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)也(ye)隨著鈦(tai)(tai)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)增多而(er)(er)(er)提高,固溶鈦(tai)(tai)改(gai)善了耐銹性(xing)(xing)。
并且,根據(ju)足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更好的18Cr-2Mo中添加(jia)鈦(tai)和(he)鈮后,鈦(tai)和(he)鈮的差別顯示不出來(lai)。