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(bu)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)(gui)(gui)含量對Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)作用比較復雜。如(ru)在(zai)(zai)強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)介(jie)質(zhi)和其(qi)它成分控(kong)制合理(li)的(de)(de)條件(jian)下,若<0.10%Si時(shi),可基本消(xiao)除(chu)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)、顯著改善非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。普(pu)通(tong)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)一般硅(gui)(gui)(gui)含量多在(zai)(zai)0.7~1.0%的(de)(de)范圍內,正(zheng)是(shi)(shi)非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)最嚴(yan)重的(de)(de)敏(min)(min)感區(參見圖(tu)1-2-6)。對于(yu)強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)性介(jie)質(zhi),如(ru)98%濃硝酸,幾(ji)乎所有的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)均由于(yu)介(jie)質(zhi)過強(qiang)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)能力和鋼(gang)(gang)的(de)(de)過鈍(dun)化(hua)(hua)現(xian)象而不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),即(ji)使非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)(固溶態(tai)(tai))的(de)(de)高(gao)純不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)也無法避免晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。唯有硅(gui)(gui)(gui)含量高(gao)于(yu)2%的(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),才能完全消(xiao)除(chu)非(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。但是(shi)(shi),隨著硅(gui)(gui)(gui)含量的(de)(de)提高(gao)(如(ru)通(tong)常的(de)(de)4%Si時(shi)),降低了碳在(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)固溶度,即(ji)使采取超(chao)低碳也難以避免“敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)”。這(zhe)里所講(jiang)的(de)(de)并不(bu)(bu)是(shi)(shi)由于(yu)貧鉻區引起的(de)(de)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi),而是(shi)(shi)敏(min)(min)化(hua)(hua)處(chu)理(li)后因(yin)析出碳化(hua)(hua)物等(deng)造成的(de)(de)選擇性晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)(zai)98%濃硝酸中,主(zhu)要(yao)鈍(dun)化(hua)(hua)元(yuan)素是(shi)(shi)硅(gui)(gui)(gui)而非(fei)(fei)鉻,貧鉻理(li)論已不(bu)(bu)適用。高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中,因(yin)添(tian)加穩定化(hua)(hua)元(yuan)素形成G相、TiC(NbC)、鐵(tie)素體(ti)(ti)和σ相時(shi)也會發(fa)生選擇性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。在(zai)(zai)強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)性介(jie)質(zhi)中發(fa)生的(de)(de)這(zhe)種(zhong)晶間(jian)(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(其(qi)機理(li)仍可進一步探討),嚴(yan)重阻礙了高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)推廣應用。


5.jpg


  我(wo)國于(yu)60年代末(mo),開始(shi)發展(zhan)(zhan)耐濃硝酸(suan)腐蝕(shi)(shi)(shi)用(yong)高(gao)(gao)硅奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。通過(guo)(guo)查明其產(chan)生(sheng)敏化態晶間腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)原因(yin),采取嚴(yan)格控制(zhi)碳、磷等(甚至達(da)高(gao)(gao)純級),適當(dang)降低(di)鉻或添加鈮(在高(gao)(gao)硅鋼(gang)中(zhong)(zhong)同(tong)鈦(tai)的(de)(de)作用(yong)機理不(bu)同(tong))等綜合改(gai)善(shan)(shan)途徑,使(shi)之(zhi)獲(huo)得(de)(de)了較好的(de)(de)解(jie)決。采用(yong)機械(xie)熱處理(改(gai)善(shan)(shan)添加鈮的(de)(de)高(gao)(gao)硅鋼(gang)中(zhong)(zhong)G相的(de)(de)分(fen)布)和(he)微合金化方法,改(gai)善(shan)(shan)其熱加工(gong)等性(xing)能(neng),使(shi)這種(zhong)鋼(gang)獲(huo)得(de)(de)了推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)。因(yin)含有(you)4%硅,均具(ju)有(you)優良的(de)(de)抗(kang)氯化物應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(31)。同(tong)時(shi),我(wo)國于(yu)70年代初,還開始(shi)發展(zhan)(zhan)專門針對耐應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)高(gao)(gao)硅(2%Si)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)高(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。總之(zhi),高(gao)(gao)硅奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(耐酸(suan))鋼(gang)近20多年來(lai)發展(zhan)(zhan)迅速,并日益獲(huo)得(de)(de)推(tui)廣應(ying)(ying)用(yong)。其鉻含量(liang)較寬,在8~25%,鎳為14~25%之(zhi)間。高(gao)(gao)的(de)(de)硅含量(liang)提高(gao)(gao)在98%濃硝酸(suan)中(zhong)(zhong)耐全面(mian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(在稀硝酸(suan)中(zhong)(zhong)正(zheng)相反)和(he)抗(kang)氯化物應(ying)(ying)力(li)腐蝕(shi)(shi)(shi)以及(ji)點腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)。硅含量(liang)過(guo)(guo)高(gao)(gao)也不(bu)利,我(wo)國多為4%Si,應(ying)(ying)用(yong)最廣的(de)(de)為00Cr14Ni14Si4(簡(jian)稱C4)鋼(gang)。