鉻是奧氏體不銹鋼中最主要的合金元素,在介質的作用下,鉻能促進鋼的鈍化使之具有不銹性和耐蝕性。
早期的(de)研究工作表明,在鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)中(zhong),碳(tan)含量(liang)為(wei)(wei)0.1%,鉻(ge)含量(liang)為(wei)(wei)18%時,自(zi)1100℃速冷,能(neng)在室溫獲得單一亞穩定(ding)奧(ao)氏體(ti)組織所(suo)需(xu)的(de)鎳(nie)含量(liang)最(zui)低值(zhi)約為(wei)(wei)8%。因此,常用的(de)18Cr-8Ni奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)是鉻(ge)、鎳(nie)配比最(zui)為(wei)(wei)適宜的(de)一種鋼(gang)(gang)。
在奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中,隨著(zhu)鉻(ge)含(han)量(liang)的(de)(de)增加(jia)(jia),σ相形成的(de)(de)傾向加(jia)(jia)大(da),當鋼(gang)中含(han)有鉬時,鉻(ge)含(han)量(liang)的(de)(de)增加(jia)(jia)還會促進x相的(de)(de)形成。這些金屬間化合物的(de)(de)析(xi)出(chu)顯(xian)著(zhu)降(jiang)(jiang)低鋼(gang)的(de)(de)塑性(xing)和韌性(xing),而且在一些條件下還降(jiang)(jiang)低鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性(xing)。
奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中鉻含量的(de)提(ti)高將降低馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)變溫度(du)Ms(式(9.9)),從而提(ti)高奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)穩定性(xing)。因(yin)此,鉻含量超過(guo)(guo)20%的(de)高鉻奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)即使經過(guo)(guo)冷加工和低溫處理也(ye)很難(nan)出現馬氏(shi)體(ti)組(zu)織。
一般(ban)而言,只要(yao)奧氏(shi)體不銹鋼保(bao)持完全奧氏(shi)體組織而沒(mei)有鐵素(su)體的(de)生成,僅提(ti)高(gao)鉻含(han)量不會對鋼的(de)力(li)學性能有明顯的(de)影響。
鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是其耐蝕性:提高鋼的抗氧化性介質和耐酸性氯化物介質的性能;在鎳、鉬、銅的復合作用下,鉻提高耐一些還原性介質、有機酸、尿素和堿介質的性能;鉻還提高鋼耐晶間腐蝕、耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕及耐某些條件下應(ying)力腐蝕(shi)的性能。
圖(tu)9.57為鉻(ge)對(dui)Fe-Cr-10Ni奧(ao)氏體不銹鋼在氧化性介質中(zhong)耐(nai)蝕(shi)(shi)性的(de)影響。在65%沸騰的(de)硝酸中(zhong),隨鉻(ge)含(han)量的(de)提(ti)高,Cr-Ni鋼的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性急劇(ju)增加的(de)臨界鉻(ge)含(han)量約(yue)為12%,而(er)具有最低穩定的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率的(de)最佳(jia)鉻(ge)含(han)量應為18%。
對于含Mo、Cu的Cr-Ni奧氏體不銹鋼在一些含Cl-和F-的酸性氯化物中,鉻含量必須大于25%才更有效(圖9.58)。
在(zai)奧(ao)氏體不銹鋼中,鉻(ge)能增大碳的(de)(de)溶解度(du)(du)而(er)降低鉻(ge)的(de)(de)貧化(hua)度(du)(du),因(yin)而(er)提高鉻(ge)含量(liang)對奧(ao)氏體不銹鋼的(de)(de)耐(nai)晶間腐蝕是有益的(de)(de)。
鉻(ge)非(fei)常有效(xiao)地改(gai)善奧氏體不銹鋼(gang)(gang)的(de)耐點蝕(shi)和(he)(he)縫隙腐蝕(shi)性(xing)能。當鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)同(tong)時(shi)有鉬和(he)(he)氮(dan)的(de)存在時(shi),鉻(ge)的(de)這種作用(yong)大大加強。雖(sui)然(ran)根據研究,鉬的(de)耐點蝕(shi)及耐縫隙腐蝕(shi)的(de)能力為鉻(ge)的(de)3倍(bei)左右(you),氮(dan)為鉻(ge)的(de)30倍(bei),但(dan)當鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)含(han)量(liang)不足時(shi)將(jiang)難以發(fa)揮(hui)鉬、氮(dan)的(de)有效(xiao)性(xing)。
鉻對奧氏體不銹鋼耐應力腐蝕的影響視介質條件和使用環境而異。在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用通常是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質、高溫高壓水及以點蝕為起源的應力腐蝕環境中,提高鋼中鉻含量對其耐應力腐蝕性能是有益的。鉻和鎳對奧氏體不銹鋼耐苛性(NaOH)應力腐蝕也是有益的。