硅是主要的耐蝕(shi)合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體不銹鋼(gang)卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。


  硅含(han)量(liang)對Cr-Ni奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)作用比較復雜。如(ru)在(zai)(zai)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)介質(zhi)(zhi)和其它(ta)成(cheng)(cheng)分(fen)控(kong)制合理(li)的(de)(de)條件(jian)下,若(ruo)<0.10%Si時,可基本消除(chu)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)、顯著改(gai)善非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。普通不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)一般硅含(han)量(liang)多在(zai)(zai)0.7~1.0%的(de)(de)范(fan)圍內,正是(shi)(shi)(shi)(shi)非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)最嚴(yan)重的(de)(de)敏(min)(min)感區(參(can)見(jian)圖1-2-6)。對于(yu)(yu)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性介質(zhi)(zhi),如(ru)98%濃(nong)硝酸(suan),幾乎所有的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)均由于(yu)(yu)介質(zhi)(zhi)過強的(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)能力和鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)過鈍(dun)化(hua)(hua)現象而不(bu)(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即使非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(固溶態(tai))的(de)(de)高純不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)也無法避免晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。唯有硅含(han)量(liang)高于(yu)(yu)2%的(de)(de)高硅奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),才能完全消除(chu)非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。但是(shi)(shi)(shi)(shi),隨著硅含(han)量(liang)的(de)(de)提高(如(ru)通常的(de)(de)4%Si時),降低(di)了碳在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)中的(de)(de)固溶度,即使采取(qu)超低(di)碳也難以避免“敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)”。這里(li)所講的(de)(de)并(bing)不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)貧鉻區引起的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),而是(shi)(shi)(shi)(shi)敏(min)(min)化(hua)(hua)處理(li)后因(yin)析出(chu)碳化(hua)(hua)物等(deng)造(zao)成(cheng)(cheng)的(de)(de)選擇(ze)性晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)98%濃(nong)硝酸(suan)中,主要鈍(dun)化(hua)(hua)元素是(shi)(shi)(shi)(shi)硅而非(fei)(fei)鉻,貧鉻理(li)論已(yi)不(bu)(bu)(bu)適用。高硅奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,因(yin)添加(jia)穩定化(hua)(hua)元素形成(cheng)(cheng)G相、TiC(NbC)、鐵素體(ti)和σ相時也會發(fa)生選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)(zai)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性介質(zhi)(zhi)中發(fa)生的(de)(de)這種晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(其機(ji)理(li)仍可進(jin)一步探討),嚴(yan)重阻礙了高硅奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)推廣應用。


5.jpg


  我國于(yu)60年代末,開始發展耐(nai)(nai)濃硝酸(suan)(suan)(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)用高(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。通過(guo)查明其(qi)產生敏化態晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)原因(yin)(yin),采取嚴格控制(zhi)碳、磷(lin)等(deng)(甚(shen)至達高(gao)(gao)純級),適當(dang)降(jiang)低(di)鉻或添(tian)加鈮(ni)(在(zai)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中同(tong)鈦(tai)的(de)(de)作用機理(li)不同(tong))等(deng)綜合(he)改(gai)善途徑,使(shi)之獲得了較好(hao)的(de)(de)解決。采用機械(xie)熱(re)處(chu)理(li)(改(gai)善添(tian)加鈮(ni)的(de)(de)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中G相(xiang)的(de)(de)分布)和微(wei)合(he)金化方(fang)法,改(gai)善其(qi)熱(re)加工等(deng)性能,使(shi)這種鋼(gang)(gang)獲得了推(tui)廣應(ying)(ying)用。因(yin)(yin)含有4%硅(gui)(gui),均(jun)具有優良的(de)(de)抗氯化物應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(31)。同(tong)時,我國于(yu)70年代初,還開始發展專門針對耐(nai)(nai)應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(2%Si)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)和高(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。總(zong)之,高(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)(耐(nai)(nai)酸(suan)(suan)(suan))鋼(gang)(gang)近(jin)20多年來發展迅速,并日益獲得推(tui)廣應(ying)(ying)用。其(qi)鉻含量(liang)較寬(kuan),在(zai)8~25%,鎳為14~25%之間(jian)。高(gao)(gao)的(de)(de)硅(gui)(gui)含量(liang)提高(gao)(gao)在(zai)98%濃硝酸(suan)(suan)(suan)中耐(nai)(nai)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能(在(zai)稀硝酸(suan)(suan)(suan)中正相(xiang)反)和抗氯化物應(ying)(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)以及點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性能。硅(gui)(gui)含量(liang)過(guo)高(gao)(gao)也不利,我國多為4%Si,應(ying)(ying)用最廣的(de)(de)為00Cr14Ni14Si4(簡稱(cheng)C4)鋼(gang)(gang)。