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(shi)體不(bu)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型奧氏體不銹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)含(han)量(liang)對Cr-Ni奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)比較復雜。如在(zai)強氧化(hua)(hua)(hua)(hua)介(jie)(jie)質和其它成(cheng)分控制合(he)理(li)(li)的(de)(de)(de)條件下,若<0.10%Si時(shi),可(ke)基本消(xiao)除敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)、顯著改善非(fei)敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。普通不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)一般(ban)硅(gui)含(han)量(liang)多在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)(de)范圍內,正是(shi)非(fei)敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)最嚴重(zhong)的(de)(de)(de)敏感區(qu)(qu)(參見圖(tu)1-2-6)。對于(yu)(yu)強氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)介(jie)(jie)質,如98%濃硝酸,幾(ji)乎所有的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)均由(you)于(yu)(yu)介(jie)(jie)質過強的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)能力和鋼(gang)的(de)(de)(de)過鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)現象而(er)不(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),即使非(fei)敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)(固(gu)溶(rong)態(tai)(tai)(tai))的(de)(de)(de)高純不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)也無法(fa)避(bi)免(mian)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。唯有硅(gui)含(han)量(liang)高于(yu)(yu)2%的(de)(de)(de)高硅(gui)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),才能完全消(xiao)除非(fei)敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。但是(shi),隨著硅(gui)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提高(如通常的(de)(de)(de)4%Si時(shi)),降低了碳(tan)在(zai)奧氏體中(zhong)的(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)度(du),即使采(cai)取超低碳(tan)也難(nan)以避(bi)免(mian)“敏化(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(tai)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)”。這里所講的(de)(de)(de)并不(bu)是(shi)由(you)于(yu)(yu)貧鉻(ge)區(qu)(qu)引起的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),而(er)是(shi)敏化(hua)(hua)(hua)(hua)處理(li)(li)后(hou)因(yin)析出碳(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物等(deng)造成(cheng)的(de)(de)(de)選擇性(xing)晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)98%濃硝酸中(zhong),主要鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)元素是(shi)硅(gui)而(er)非(fei)鉻(ge),貧鉻(ge)理(li)(li)論已不(bu)適用(yong)。高硅(gui)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong),因(yin)添加穩定化(hua)(hua)(hua)(hua)元素形成(cheng)G相、TiC(NbC)、鐵素體和σ相時(shi)也會發生(sheng)選擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)強氧化(hua)(hua)(hua)(hua)性(xing)介(jie)(jie)質中(zhong)發生(sheng)的(de)(de)(de)這種晶(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(其機理(li)(li)仍(reng)可(ke)進一步探討),嚴重(zhong)阻礙了高硅(gui)奧氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)推廣應(ying)用(yong)。

我國(guo)于(yu)60年代(dai)末,開(kai)始發展(zhan)耐(nai)濃(nong)硝酸(suan)(suan)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)用(yong)高硅(gui)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。通過(guo)查明其(qi)產生敏化態晶間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因(yin),采取嚴格控制碳、磷等(甚至達(da)高純級),適當降低鉻(ge)或添加鈮(在(zai)高硅(gui)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)同鈦的(de)(de)作用(yong)機理不(bu)(bu)同)等綜(zong)合改善途(tu)徑,使(shi)之(zhi)(zhi)獲得(de)了(le)較(jiao)好的(de)(de)解決(jue)。采用(yong)機械(xie)熱(re)處(chu)理(改善添加鈮的(de)(de)高硅(gui)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)G相的(de)(de)分布)和微合金化方法(fa),改善其(qi)熱(re)加工等性能(neng),使(shi)這種鋼(gang)(gang)(gang)獲得(de)了(le)推(tui)廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)。因(yin)含(han)(han)有4%硅(gui),均具有優(you)良的(de)(de)抗(kang)氯化物(wu)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(31)。同時(shi),我國(guo)于(yu)70年代(dai)初,還開(kai)始發展(zhan)專門針對(dui)耐(nai)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)高硅(gui)(2%Si)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和高鎳(nie)(>20%Ni)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。總之(zhi)(zhi),高硅(gui)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(耐(nai)酸(suan)(suan))鋼(gang)(gang)(gang)近20多年來(lai)發展(zhan)迅速,并日益獲得(de)推(tui)廣(guang)應(ying)(ying)用(yong)。其(qi)鉻(ge)含(han)(han)量較(jiao)寬,在(zai)8~25%,鎳(nie)為14~25%之(zhi)(zhi)間。高的(de)(de)硅(gui)含(han)(han)量提高在(zai)98%濃(nong)硝酸(suan)(suan)中(zhong)耐(nai)全面腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(在(zai)稀硝酸(suan)(suan)中(zhong)正(zheng)相反)和抗(kang)氯化物(wu)應(ying)(ying)力(li)(li)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以(yi)及(ji)點腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)。硅(gui)含(han)(han)量過(guo)高也不(bu)(bu)利,我國(guo)多為4%Si,應(ying)(ying)用(yong)最廣(guang)的(de)(de)為00Cr14Ni14Si4(簡(jian)稱C4)鋼(gang)(gang)(gang)。

