要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不銹鋼(gang)的化學成分和組織,這是引起電化學腐蝕的內在原因,而腐蝕介質、溫度等是外因;尤其是鋼的化學成分,決定著電極電位差的大小和腐蝕電流的大小。
鉻(ge)(ge)是不銹(xiu)鋼(gang)都含有的(de)元素,鉻(ge)(ge)是鐵(tie)(tie)素體形成元素。鉻(ge)(ge)的(de)主要作用是耐腐蝕。從圖1-3中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看出在鋼(gang)中(zhong)(zhong)添加(jia)鉻(ge)(ge)對腐蝕性的(de)影響(xiang)。當金屬中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)含量(liang)(liang)(liang)(liang)達到(dao)12%時(shi),在大氣環(huan)境(jing)下(xia)或在氧化(hua)(hua)性介(jie)質中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)可(ke)以(yi)自發(fa)形成一(yi)種(zhong)穩(wen)定的(de)、透明的(de)、極薄(bo)的(de)鈍化(hua)(hua)膜(mo)來阻止腐蝕,使(shi)金屬基本上不會生銹(xiu)。較(jiao)高(gao)的(de)合金含量(liang)(liang)(liang)(liang)可(ke)通過強(qiang)化(hua)(hua)薄(bo)膜(mo)和(he)快(kuai)速(su)自我修復薄(bo)膜(mo)來提高(gao)抗腐蝕性。不銹(xiu)鋼(gang)的(de)鉻(ge)(ge)含量(liang)(liang)(liang)(liang)上限為30%.在氧化(hua)(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong),鉻(ge)(ge)與(yu)鐵(tie)(tie)的(de)比例可(ke)以(yi)有很大的(de)變動(dong),鉻(ge)(ge)最高(gao)可(ke)達到(dao)鐵(tie)(tie)的(de)9倍。這種(zhong)富(fu)鉻(ge)(ge)的(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)具有尖(jian)晶石(shi)點陣,在許多介(jie)質中(zhong)(zhong)都有很高(gao)的(de)穩(wen)定性。當鋼(gang)中(zhong)(zhong)鉻(ge)(ge)含量(liang)(liang)(liang)(liang)低于10%時(shi),鈍化(hua)(hua)膜(mo)中(zhong)(zhong)不存在鉻(ge)(ge)的(de)氧化(hua)(hua)物(wu)。

不銹鋼所以耐腐蝕,主要是由于其表面有厚10埃以上的富集的鉻的氧化物薄膜。這層富集的鉻的氧化物薄膜,將其金屬與外部環境的聯系隔斷,達到防腐蝕的目的。這層氧化膜厚度一般在20~30埃之間,成分為Cr2O3,極其致密,與一般化學品不發生反應,氧和腐蝕物質無法通過這層氧化膜腐蝕內部基體。
鎳是(shi)奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)穩(wen)(wen)定元素(su),鎳可將奧(ao)氏(shi)體(ti)使(shi)用(yong)范圍擴大到低溫(wen)區(qu)從圖1-4可以(yi)看出鎳的(de)(de)作用(yong)。在圖1-4中(zhong),斜線以(yi)上所示(shi)溫(wen)度下奧(ao)氏(shi)體(ti)是(shi)穩(wen)(wen)定的(de)(de);在這(zhe)條(tiao)線以(yi)下,鐵素(su)體(ti)和(he)馬(ma)氏(shi)體(ti)都(dou)具有穩(wen)(wen)定的(de)(de)晶體(ti)結(jie)構(gou)。鎳可提高韌性(xing)和(he)延展性(xing),使(shi)之更易于加(jia)工、制造和(he)焊接,增強抗酸的(de)(de)腐蝕(shi)能力(li),保(bao)持鈍化膜的(de)(de)能力(li)及在腐蝕(shi)介(jie)質中(zhong)的(de)(de)抗蝕(shi)能力(li)。

在不銹鋼中加(jia)入鎳(nie)時(shi),耐腐(fu)蝕性(xing)有所改善。鎳(nie)較難氧(yang)(yang)化,故氧(yang)(yang)化膜(mo)(mo)中鎳(nie)含量(liang)較少;氧(yang)(yang)化膜(mo)(mo)下富集了(le)鎳(nie),可(ke)增加(jia)氧(yang)(yang)化膜(mo)(mo)的穩定性(xing),尤(you)其(qi)是(shi)在非氧(yang)(yang)化性(xing)的硫酸中更(geng)為顯(xian)著。將鎳(nie)加(jia)入鉻不銹鋼中就會提高其(qi)在硫酸、醋酸、草酸及中性(xing)鹽(特(te)別是(shi)硫酸鹽)中的耐腐(fu)蝕性(xing)。
錳類似于鎳(nie),當添加錳(meng)或用錳(meng)替代鎳(nie)時,都會提(ti)高不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的強度。在鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中加(jia)入錳(在Cr≥17%的(de)情(qing)況下(xia)),對鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性沒有多大的(de)影(ying)響。但錳可(ke)以大大提高鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)在有機酸(suan)(如醋酸(suan)、甲(jia)酸(suan)、乙醇酸(suan))中的(de)耐腐蝕(shi)性,促使(shi)鉻(ge)(ge)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)達到鈍化狀態(tai),在這(zhe)方面錳的(de)作(zuo)用比鎳(nie)的(de)用更(geng)明顯(xian)。
鉬可(ke)提高(gao)鈍化膜的強(qiang)度,增強(qiang)耐局部腐(fu)蝕(shi)性,如耐點(dian)蝕(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi),特(te)別是在(zai)鹵鹽(yan)或海水中有(you)氯離子的情(qing)況下。鉬也可(ke)提高(gao)對(dui)氯化物(wu)應力腐(fu)蝕(shi)斷裂的抵(di)抗能(neng)力。利用固溶強(qiang)化的方法,鉬可(ke)提高(gao)奧氏體不(bu)銹鋼的高(gao)溫(wen)強(qiang)度和馬氏體不(bu)銹鋼的抗回火能(neng)力。
鉬(mu)(mu)(mu)能提高不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)能力,擴(kuo)大不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)鈍化(hua)(hua)(hua)介(jie)質范圍(wei)。如(ru)在熱硫酸(suan)、稀鹽(yan)酸(suan)、磷酸(suan)及有(you)機酸(suan)中(zhong),含(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)都(dou)有(you)滿意的(de)(de)使用(yong)效果。不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)加入鉬(mu)(mu)(mu),可(ke)以(yi)形成(cheng)(cheng)含(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)。這種含(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)具有(you)更高的(de)(de)穩定(ding)性,在許(xu)多強腐蝕介(jie)質中(zhong)都(dou)不(bu)(bu)(bu)易溶解。它(ta)還可(ke)以(yi)防止鹵族元素離子(zi)(特(te)別是氯離子(zi))對氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)破壞。因為氯離子(zi)半(ban)徑很小(xiao),可(ke)以(yi)穿透(tou)不(bu)(bu)(bu)夠致密的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo),與鋼(gang)(gang)(gang)起作用(yong),生成(cheng)(cheng)可(ke)溶的(de)(de)腐蝕產物(wu),在局部區域形成(cheng)(cheng)點腐蝕。含(han)鉬(mu)(mu)(mu)的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)膜(mo)對氯離子(zi)有(you)足夠的(de)(de)穩定(ding)性。
氮是穩定奧氏體的元素,可提高鋼的強度,在奧氏體及雙相不銹鋼中可增強耐點蝕及縫隙腐蝕的能力,并減少金屬間相(σ)在高溫或焊接時析出的機會。
金(jin)(jin)(jin)(jin)屬間(jian)(jian)相是指(zhi)由鋼中的(de)兩(liang)種或兩(liang)種以(yi)上(shang)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬元素構成(cheng)的(de)金(jin)(jin)(jin)(jin)屬間(jian)(jian)化合物,也簡稱為中間(jian)(jian)相。廣義地講,凡以(yi)元素周期(qi)表中過渡(du)族元素(錳、鐵、鈷和鎳等)為基體,含有A副族元素(鈦、釩(fan)和鉻等)的(de)合金(jin)(jin)(jin)(jin)系在(zai)適合生成(cheng)的(de)條件下都能形成(cheng)一系列金(jin)(jin)(jin)(jin)屬間(jian)(jian)相。
鈦、鈮能優先與碳和氮結合形成碳化物和氮化物,改善高溫強度性能并阻止鉻的碳化物的形成,防止晶間腐蝕。鈮還可提高高溫蠕變斷裂強度。
硅(gui)、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。
銅可提高對稀酸特別是對硫酸的抗酸能(neng)力(li);加入3%~4%的銅具有(you)(you)低(di)的加工硬(ying)化率,易于成形,析出的銅離子還有(you)(you)滅(mie)菌作用。
硫(liu)、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。
鈰、鐿、鑭可提高(gao)抗(kang)氧化性。

