要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不銹鋼的化學成分和組織,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)(ge)(ge)是(shi)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)都含有的(de)(de)(de)元素(su),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)是(shi)鐵(tie)素(su)體形(xing)(xing)成元素(su)。鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)主要(yao)作用是(shi)耐腐蝕。從圖1-3中(zhong)可(ke)(ke)以(yi)看出(chu)在鋼(gang)(gang)中(zhong)添(tian)加鉻(ge)(ge)(ge)(ge)對腐蝕性的(de)(de)(de)影響。當金(jin)(jin)屬中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量達到(dao)12%時,在大(da)氣環境下或在氧(yang)化(hua)性介質中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)可(ke)(ke)以(yi)自發形(xing)(xing)成一種(zhong)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)、透(tou)明的(de)(de)(de)、極薄的(de)(de)(de)鈍(dun)化(hua)膜來(lai)阻止(zhi)腐蝕,使金(jin)(jin)屬基本上不會生銹(xiu)。較(jiao)高的(de)(de)(de)合金(jin)(jin)含量可(ke)(ke)通過強化(hua)薄膜和(he)快速自我修(xiu)復(fu)薄膜來(lai)提高抗腐蝕性。不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量上限為(wei)30%.在氧(yang)化(hua)膜中(zhong),鉻(ge)(ge)(ge)(ge)與鐵(tie)的(de)(de)(de)比例可(ke)(ke)以(yi)有很大(da)的(de)(de)(de)變(bian)動,鉻(ge)(ge)(ge)(ge)最(zui)高可(ke)(ke)達到(dao)鐵(tie)的(de)(de)(de)9倍(bei)。這種(zhong)富鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)膜具有尖晶石點(dian)陣,在許多介質中(zhong)都有很高的(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性。當鋼(gang)(gang)中(zhong)鉻(ge)(ge)(ge)(ge)含量低于(yu)10%時,鈍(dun)化(hua)膜中(zhong)不存在鉻(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)氧(yang)化(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(nie)是奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)穩(wen)定元(yuan)素,鎳(nie)可(ke)將奧氏(shi)體(ti)(ti)使用范圍(wei)擴大到(dao)低(di)溫(wen)區(qu)從(cong)圖1-4可(ke)以看出鎳(nie)的(de)作用。在(zai)(zai)圖1-4中(zhong),斜線(xian)以上所示溫(wen)度下奧氏(shi)體(ti)(ti)是穩(wen)定的(de);在(zai)(zai)這(zhe)條(tiao)線(xian)以下,鐵素體(ti)(ti)和馬氏(shi)體(ti)(ti)都具有穩(wen)定的(de)晶(jing)體(ti)(ti)結構。鎳(nie)可(ke)提高韌性(xing)(xing)和延(yan)展性(xing)(xing),使之更易于加工、制造和焊(han)接,增強抗(kang)酸(suan)的(de)腐(fu)蝕能(neng)力,保持鈍化膜(mo)的(de)能(neng)力及在(zai)(zai)腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)中(zhong)的(de)抗(kang)蝕能(neng)力。

在不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)加入鎳時,耐腐(fu)蝕性(xing)有所改善。鎳較難氧(yang)(yang)化,故(gu)氧(yang)(yang)化膜(mo)中(zhong)(zhong)鎳含量較少;氧(yang)(yang)化膜(mo)下富集了(le)鎳,可增加氧(yang)(yang)化膜(mo)的(de)穩定(ding)性(xing),尤(you)其(qi)是在非氧(yang)(yang)化性(xing)的(de)硫(liu)酸中(zhong)(zhong)更為顯著。將鎳加入鉻不銹(xiu)鋼中(zhong)(zhong)就會提高其(qi)在硫(liu)酸、醋酸、草酸及中(zhong)(zhong)性(xing)鹽(yan)(特別是硫(liu)酸鹽(yan))中(zhong)(zhong)的(de)耐腐(fu)蝕性(xing)。
錳類似于鎳,當添加錳或用錳替代鎳時,都會(hui)提(ti)高不銹鋼的(de)強度。在鉻不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)加入(ru)錳(meng)(在Cr≥17%的(de)(de)情況下),對鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性沒有多(duo)大(da)(da)的(de)(de)影響。但錳(meng)可(ke)以大(da)(da)大(da)(da)提高鉻不(bu)銹鋼(gang)在有機酸(suan)(suan)(如醋(cu)酸(suan)(suan)、甲酸(suan)(suan)、乙醇酸(suan)(suan))中(zhong)的(de)(de)耐腐蝕性,促使(shi)鉻不(bu)銹鋼(gang)達到鈍化狀態,在這方(fang)面錳(meng)的(de)(de)作(zuo)用(yong)比鎳的(de)(de)用(yong)更明(ming)顯。
鉬可(ke)提高(gao)鈍化(hua)膜(mo)的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度,增強(qiang)耐局部腐蝕(shi)性,如耐點蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi),特別是在鹵(lu)鹽或(huo)海水(shui)中有(you)氯(lv)(lv)離子的(de)(de)(de)(de)(de)情況下。鉬也可(ke)提高(gao)對氯(lv)(lv)化(hua)物應力腐蝕(shi)斷裂的(de)(de)(de)(de)(de)抵抗能(neng)力。利用固(gu)溶強(qiang)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)方(fang)法,鉬可(ke)提高(gao)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)溫強(qiang)度和馬氏體(ti)不銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)抗回火能(neng)力。
鉬(mu)能(neng)提高不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)鈍化能(neng)力,擴(kuo)大不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)鈍化介(jie)質(zhi)范(fan)圍。如在熱硫(liu)酸、稀鹽(yan)酸、磷酸及有機(ji)酸中,含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼都(dou)有滿意的(de)(de)(de)(de)使用(yong)效果。不(bu)銹(xiu)鋼中加(jia)入鉬(mu),可以(yi)形成含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)。這種含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)具有更高的(de)(de)(de)(de)穩(wen)定(ding)性,在許多強腐(fu)蝕介(jie)質(zhi)中都(dou)不(bu)易溶(rong)解。它(ta)還可以(yi)防止(zhi)鹵族元素(su)離子(特別(bie)是氯(lv)(lv)離子)對(dui)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)(de)破壞。因為氯(lv)(lv)離子半徑很(hen)小,可以(yi)穿透不(bu)夠(gou)致密的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo),與鋼起作(zuo)用(yong),生成可溶(rong)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕產物(wu),在局部區域形成點腐(fu)蝕。含(han)鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)氧(yang)化膜(mo)(mo)(mo)(mo)對(dui)氯(lv)(lv)離子有足夠(gou)的(de)(de)(de)(de)穩(wen)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)屬(shu)間(jian)(jian)相是(shi)指由鋼(gang)中的(de)(de)兩種或兩種以上的(de)(de)金(jin)屬(shu)元素(su)(su)(su)構(gou)成(cheng)的(de)(de)金(jin)屬(shu)間(jian)(jian)化(hua)合(he)物(wu),也簡稱為中間(jian)(jian)相。廣(guang)義地講(jiang),凡以元素(su)(su)(su)周期(qi)表(biao)中過渡族(zu)元素(su)(su)(su)(錳、鐵、鈷(gu)和鎳等)為基(ji)體,含(han)有A副(fu)族(zu)元素(su)(su)(su)(鈦(tai)、釩和鉻等)的(de)(de)合(he)金(jin)系在適(shi)合(he)生(sheng)成(cheng)的(de)(de)條件下都能形成(cheng)一系列金(jin)屬(shu)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、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。
銅(tong)可提(ti)高對稀酸(suan)(suan)特別(bie)是對硫酸(suan)(suan)的(de)抗酸(suan)(suan)能力;加(jia)入3%~4%的(de)銅(tong)具有低的(de)加(jia)工硬化率,易于成形(xing),析出(chu)的(de)銅(tong)離子還有滅(mie)菌作(zuo)用。
硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會降低耐腐蝕能力。
鈰、鐿、鑭(lan)可提高抗氧化性。

