硅是主要的耐蝕合(he)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(gui)(gui)含(han)量對Cr-Ni奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)作用(yong)比(bi)較復雜。如在(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)介質和(he)其它成分(fen)控制合(he)理(li)的(de)(de)條件(jian)下,若<0.10%Si時(shi)(shi),可(ke)基本消除敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態、顯著改(gai)善非敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。普通(tong)(tong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)一般硅(gui)(gui)含(han)量多在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)范圍內,正是非敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)最嚴(yan)重的(de)(de)敏感(gan)區(參見圖1-2-6)。對于(yu)強(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性介質,如98%濃硝(xiao)酸(suan),幾乎所(suo)(suo)有的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)均由于(yu)介質過強(qiang)的(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)能(neng)力和(he)鋼(gang)的(de)(de)過鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)現象而不(bu)(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),即(ji)使(shi)非敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(固溶態)的(de)(de)高純不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)也(ye)無法(fa)避免晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。唯有硅(gui)(gui)含(han)量高于(yu)2%的(de)(de)高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang),才能(neng)完全消除非敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但(dan)是,隨著硅(gui)(gui)含(han)量的(de)(de)提高(如通(tong)(tong)常(chang)的(de)(de)4%Si時(shi)(shi)),降(jiang)低了碳在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)固溶度,即(ji)使(shi)采取(qu)超低碳也(ye)難以避免“敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)”。這(zhe)里所(suo)(suo)講的(de)(de)并不(bu)(bu)(bu)是由于(yu)貧鉻區引起(qi)的(de)(de)晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而是敏化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)后因析出碳化(hua)(hua)(hua)(hua)物等造成的(de)(de)選擇(ze)性晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)98%濃硝(xiao)酸(suan)中,主要鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)素(su)是硅(gui)(gui)而非鉻,貧鉻理(li)論已不(bu)(bu)(bu)適用(yong)。高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)中,因添加穩定化(hua)(hua)(hua)(hua)元(yuan)素(su)形成G相、TiC(NbC)、鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)σ相時(shi)(shi)也(ye)會發生(sheng)選擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性介質中發生(sheng)的(de)(de)這(zhe)種(zhong)晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(其機理(li)仍可(ke)進(jin)一步(bu)探(tan)討),嚴(yan)重阻礙(ai)了高硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)推廣應用(yong)。
我國于(yu)60年代末,開始發展(zhan)耐(nai)濃硝酸(suan)腐蝕用(yong)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)。通過查明其(qi)(qi)產(chan)生(sheng)敏化(hua)(hua)態晶(jing)間腐蝕的(de)(de)原因(yin),采取嚴(yan)格(ge)控(kong)制碳、磷等(deng)(甚至(zhi)達高(gao)純級),適當(dang)降低(di)鉻(ge)或(huo)添加鈮(ni)(ni)(在高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中(zhong)同鈦的(de)(de)作(zuo)用(yong)機(ji)理(li)不同)等(deng)綜(zong)合(he)改善途徑,使(shi)之獲得(de)了較(jiao)好的(de)(de)解決。采用(yong)機(ji)械熱處理(li)(改善添加鈮(ni)(ni)的(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中(zhong)G相的(de)(de)分布)和微合(he)金(jin)化(hua)(hua)方法,改善其(qi)(qi)熱加工(gong)等(deng)性(xing)能,使(shi)這種鋼(gang)(gang)獲得(de)了推(tui)廣應用(yong)。因(yin)含(han)有4%硅(gui)(gui)(gui),均(jun)具有優良的(de)(de)抗(kang)氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)應力腐蝕性(xing)能(31)。同時,我國于(yu)70年代初(chu),還開始發展(zhan)專門針對耐(nai)應力腐蝕的(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)和高(gao)鎳(>20%Ni)奧氏體(ti)不銹鋼(gang)(gang)。總之,高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧氏體(ti)不銹(耐(nai)酸(suan))鋼(gang)(gang)近20多年來發展(zhan)迅速,并日(ri)益獲得(de)推(tui)廣應用(yong)。其(qi)(qi)鉻(ge)含(han)量較(jiao)寬,在8~25%,鎳為(wei)14~25%之間。高(gao)的(de)(de)硅(gui)(gui)(gui)含(han)量提高(gao)在98%濃硝酸(suan)中(zhong)耐(nai)全(quan)面腐蝕性(xing)能(在稀硝酸(suan)中(zhong)正(zheng)相反)和抗(kang)氯化(hua)(hua)物(wu)(wu)應力腐蝕以(yi)及(ji)點腐蝕性(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)含(han)量過高(gao)也不利,我國多為(wei)4%Si,應用(yong)最(zui)廣的(de)(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)(gang)。