1. 鉻、鉬等元素對鐵素體不銹鋼(gang)耐蝕性能(neng)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(chuan)等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液(ye),檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影(ying)響18Cr鋼(gang)在食鹽(yan)水中的點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)位,結果(guo)表(biao)明鉬(mu)含量(liang)(liang)增加(jia)后(hou),點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)位升(sheng)高(即耐點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕能力(li)增強);錳含量(liang)(liang)在1%以上(shang)時點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)位不受影(ying)響,1%以下時含量(liang)(liang)越(yue)少,點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)位越(yue)高;硫含量(liang)(liang)越(yue)多(duo),點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕電(dian)位越(yue)低。
久(jiu)松等(1976年)采(cai)用再鈍化(hua)電位(縫隙(xi)(xi)內溶解(jie)反應(ying)完全停(ting)止(zhi)后,再度發生鈍化(hua)的電位)此(ci)為衡量縫隙(xi)(xi)腐蝕(shi)安(an)全性(xing)的標準,研究了鉬含量對25%Cr鋼的影響,表明鉬具有防止(zhi)縫隙(xi)(xi)腐蝕(shi)的效(xiao)果。
還有,辻(辻)(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各(ge)種微量元素的(de)含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶(rong)液中的(de)18Cr-Mo系(xi)鋼點腐蝕(shi)(shi)的(de)影(ying)響,其中對耐點腐蝕(shi)(shi)性影(ying)響較大的(de)鉻及鉬(mu)的(de)影(ying)響如下(xia)式所示。
30℃時的腐蝕度(du)=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時的腐蝕(shi)度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由(you)此可知,鉬的影響效果(guo)是(shi)鉻的1~2倍。另外,它(ta)還表明了含有Cr、Mo組(zu)合成(cheng)分的鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有比SUS304更強的耐(nai)點(dian)腐蝕性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點(dian)腐蝕的影響都很小。
另外,岡田等(1987年)[44]使用54種不(bu)銹鋼,測定了(le)它們在(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)液(ye)中的(de)(de)縫隙腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)臨界電位(wei),即縫隙腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電位(wei),然后(hou)經過(guo)重回歸分析,更(geng)加(jia)(jia)明(ming)確了(le)合(he)金元素(su)對(dui)縫隙腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)影響(xiang),其中Mo、Ni元素(su)使鐵素(su)體不(bu)銹鋼(15種)的(de)(de)縫隙腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電位(wei)升高(gao)。另外,還在(zai)25℃的(de)(de)12%NaCl溶(rong)液(ye)中測定了(le)衡量耐縫隙腐(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)去鈍(dun)化pH值[45](pHa depassivation pH,由于(yu)金屬離(li)子的(de)(de)加(jia)(jia)水分解(jie),縫隙內的(de)(de)pH值下降,活性(xing)溶(rong)解(jie)開(kai)始的(de)(de)pH值),鐵素(su)體的(de)(de)脫離(li)鈍(dun)化pH值如下式所示,Mo、Ni的(de)(de)影響(xiang)同樣存在(zai)。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦(tai)、鈮、鋯元素對鐵素體不(bu)銹鋼(gang)耐蝕性能的影響
與Cr、Mo不同,為防止鐵素體不銹鋼發(fa)生晶間腐(fu)蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元(yuan)素,是通過(guo)固定C、N來改善耐點腐(fu)蝕性(xing)和耐縫隙腐(fu)蝕性(xing)的,另(ling)外Ti還擁有其(qi)他功效。
首先,小(xiao)林等(deng)(1973年)研究了V、Ti、Zr的(de)(de)(de)(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(dian)腐蝕性的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),結(jie)果表(biao)明Ti、Zr通過(guo)固定(ding)C、N來(lai)抑制(zhi)鉻的(de)(de)(de)(de)碳化物或氮(dan)化物的(de)(de)(de)(de)生成,由此來(lai)影(ying)響(xiang)鋼的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)腐蝕性。而且他們(men)還(huan)在試驗(yan)中證明了釩對耐點(dian)腐蝕的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)雖(sui)然(ran)與C、N的(de)(de)(de)(de)固定(ding)無關,但釩的(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)程(cheng)度比(bi)鉬(mu)要小(xiao)。
另(ling)外(wai),門等(1976年)證明(ming)了在17Cr系鋼中(zhong)添(tian)加(jia)鈦后,其(qi)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性(耐(nai)銹性)增(zeng)強,尤(you)其(qi)是未與C、N結(jie)合的(de)固溶Ti的(de)含量(liang)達到0.2%以上時,容(rong)易引發(fa)腐(fu)蝕的(de)MnS消失(shi),并變為TiS.山本(ben)等(1976年)針對C、N影響大大減少的(de)超低(di)C、N13Cr鋼所做試(shi)驗(yan)表明(ming),添(tian)加(jia)0.3%的(de)Ti后,鈍化膜會更(geng)加(jia)穩定,因此固溶Ti能(neng)有效防止腐(fu)蝕。
足立(li)等(1978年)也(ye)對(dui)17Cr鋼(gang)進行了系統性(xing)(xing)的(de)(de)研究(jiu),結果(guo)發(fa)現鈦或鈮(ni)(ni)的(de)(de)添(tian)加(jia)能(neng)(neng)提(ti)高(gao)17Cr鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing),這(zhe)一效(xiao)果(guo)能(neng)(neng)通過(guo)這(zhe)些元(yuan)素(su)與(yu)C+N總(zong)量(liang)的(de)(de)比(bi)例來(lai)表(biao)示(shi),而(er)添(tian)加(jia)了Ti元(yuan)素(su)的(de)(de)鋼(gang)材(cai)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)(neng)力更強。這(zhe)是因(yin)為添(tian)加(jia)了鈮(ni)(ni)元(yuan)素(su)的(de)(de)鋼(gang)材(cai)中含有(you)MnS,而(er)鈦促使了硫(liu)化物(wu)的(de)(de)生(sheng)成,這(zhe)使容易(yi)引發(fa)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)MnS消失。而(er)且鈦也(ye)有(you)抑制(zhi)蝕(shi)孔內活性(xing)(xing)溶解的(de)(de)作用(yong)。另外(wai),中田(tian)等(1979年)也(ye)認為在(zai)17Cr-Ti鋼(gang)中,主(zhu)要原材(cai)料和介質的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)也(ye)隨著鈦含量(liang)的(de)(de)增多而(er)提(ti)高(gao),固溶鈦改善了耐(nai)銹(xiu)性(xing)(xing)。
并(bing)且,根據足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更好的18Cr-2Mo中添加鈦和鈮(ni)后(hou),鈦和鈮(ni)的差別顯示不出來。

