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(zuo)表明,在(zai)鉻鎳(nie)(nie)奧氏體(ti)不銹鋼中,碳(tan)含量為0.1%,鉻含量為18%時,自1100℃速冷,能在(zai)室溫獲得(de)單一(yi)亞穩(wen)定奧氏體(ti)組織所需(xu)的(de)鎳(nie)(nie)含量最(zui)低(di)值約為8%。因此(ci),常用的(de)18Cr-8Ni奧氏體(ti)不銹鋼是鉻、鎳(nie)(nie)配(pei)比(bi)最(zui)為適宜的(de)一(yi)種鋼。
在(zai)奧氏體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong),隨(sui)著鉻(ge)含(han)(han)(han)量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia),σ相形成的(de)傾向加(jia)大(da),當鋼中(zhong)含(han)(han)(han)有鉬時,鉻(ge)含(han)(han)(han)量的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)還會促進x相的(de)形成。這些金屬間化(hua)合(he)物的(de)析出顯(xian)著降(jiang)低鋼的(de)塑性(xing)和韌性(xing),而且在(zai)一些條(tiao)件下(xia)還降(jiang)低鋼的(de)耐(nai)蝕性(xing)。
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong)鉻(ge)含(han)量(liang)的提高(gao)將降低(di)馬氏(shi)體(ti)(ti)轉變溫度(du)Ms(式(shi)(9.9)),從(cong)而提高(gao)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)的穩(wen)定性。因此,鉻(ge)含(han)量(liang)超過20%的高(gao)鉻(ge)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼即使經過冷(leng)加(jia)工和低(di)溫處理也(ye)很難出現馬氏(shi)體(ti)(ti)組織。
一般而言(yan),只要奧氏體不(bu)銹鋼保(bao)持完全奧氏體組織(zhi)而沒有鐵素體的(de)(de)生成,僅提高鉻含(han)量不(bu)會對鋼的(de)(de)力學性(xing)能(neng)有明顯的(de)(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(jian)腐蝕、耐點蝕、耐縫隙腐蝕及耐某些條件下應力腐蝕的性能。
圖9.57為(wei)鉻對(dui)Fe-Cr-10Ni奧氏(shi)體不(bu)銹鋼在氧(yang)化性介質中耐(nai)蝕性的(de)(de)影響。在65%沸騰(teng)的(de)(de)硝酸中,隨鉻含(han)(han)量的(de)(de)提高,Cr-Ni鋼的(de)(de)耐(nai)蝕性急劇增(zeng)加的(de)(de)臨(lin)界鉻含(han)(han)量約為(wei)12%,而具有最低穩定的(de)(de)腐蝕速率(lv)的(de)(de)最佳鉻含(han)(han)量應為(wei)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)奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)中(zhong),鉻(ge)能增大碳(tan)的溶解(jie)度而降低(di)鉻(ge)的貧化度,因而提高(gao)鉻(ge)含量對奧氏(shi)體不(bu)銹鋼(gang)的耐(nai)晶間腐蝕是有(you)益(yi)的。
鉻(ge)(ge)非常有效地改善奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕和(he)(he)縫隙(xi)腐蝕性能。當鋼中(zhong)同(tong)時(shi)有鉬和(he)(he)氮(dan)的(de)(de)(de)存(cun)在(zai)時(shi),鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)這種作用大大加(jia)強。雖然根據(ju)研究(jiu),鉬的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕及耐(nai)縫隙(xi)腐蝕的(de)(de)(de)能力為鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)3倍(bei)左右,氮(dan)為鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)30倍(bei),但當鋼中(zhong)鉻(ge)(ge)含量不足時(shi)將難以發揮鉬、氮(dan)的(de)(de)(de)有效性。
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。