不銹(xiu)鋼最初的用途主要是為了耐酸腐蝕的,所以在不(bu)銹(xiu)鋼的耐腐蝕性能評價中,主要進行在酸中的試驗,即酸中的浸泡試驗以及裝入實際裝置中試驗。比如,小柴等人(1949年)曾經把0.15C-18Cr-8Ni、0.17C-18Cr-8Ni-1.3W-0.4Mo、0.41C-15Cr-14Ni-2W-2Si各不銹鋼與普通鋼、低合金鋼一起,在5%的鹽酸、硫酸、硝酸、醋酸以及食鹽水中,進行了常溫浸泡試驗,證實在各種液體中 Cr-Ni不銹鋼都具有出眾的耐腐蝕性。此外,遠藤等人(1949年)利用10%的硫酸,對18Cr、25Cr、30Cr以及添加了1.5%~2%Ni、1.5%~3%Mo的鐵素體不銹鋼進行了噴霧試驗,證實25Cr-1.5Ni-2Mo、30Cr-3Mo、30Cr-2Ni-3Mo等添加了鉬或者是復合添加了鉬與鎳的高鉻鋼具有良好的耐腐蝕性。進一步(1950年),由于不利于鹽酸的耐腐蝕性的鉻有利于鈍態化,所以針對14%~33%Cr鋼以及含鉬的Cr-Mo不銹鋼,研究了各種濃度鹽酸中的腐蝕的添加氧化劑(重鉻酸鉀)的影響,確認了利用添加氧化劑實現鈍態化,從而可以抑制腐蝕。可是添加氧化劑有導致點腐蝕的危險,不過在常溫10%的鹽酸中添加0.01g/L的重鉻酸鉀,33Cr-3Mo鋼就不會產生任何腐蝕。
另(ling)外,第二次世界大戰中(zhong)(zhong)以及戰爭剛剛結束時,日(ri)本曾(ceng)發(fa)表(biao)過有關無鎳(nie)或者低鎳(nie)的Cr-Mn 系列奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的研(yan)究。福家(1948~1949)曾(ceng)經針(zhen)對12%~18%Cr、6%~12%Mn、3%~6%Ni的Cr-Mn-Ni鋼(gang)以及在(zai)16Cr-10Mn-5Ni中(zhong)(zhong)添加(jia)了(le)各種第4元素的鋼(gang),利用(yong)(yong)常溫(wen)5%~10%硫(liu)酸、常溫(wen)以及沸騰40%的硝(xiao)酸,進行(xing)了(le)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)評(ping)價,證實了(le)在(zai)硝(xiao)酸中(zhong)(zhong)它們表(biao)現出與18Cr-8Ni鋼(gang)同等的耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)。1955年(nian)以后(hou),對戰爭中(zhong)(zhong)以及戰后(hou)美國開(kai)發(fa)的沉(chen)淀(dian)硬化(hua)系列不(bu)銹鋼(gang)的研(yan)究,在(zai)日(ri)本也(ye)盛行(xing)起來(lai)。這些鋼(gang)雖然不(bu)是耐(nai)(nai)(nai)酸用(yong)(yong)不(bu)銹鋼(gang),但是在(zai)耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)評(ping)價中(zhong)(zhong)也(ye)利用(yong)(yong)酸進行(xing)了(le)試(shi)驗,利用(yong)(yong)10%硫(liu)酸(40℃)、40%硝(xiao)酸(沸騰),針(zhen)對耐(nai)(nai)(nai)腐蝕(shi)性(xing)研(yan)究了(le)冷(leng)加(jia)工和老化(hua)熱處理的影響。
作為(wei)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)腐蝕試驗(yan)(yan)法(fa)(fa),日(ri)本最初采(cai)用(yong)的(de)(de)(de)(de)是(shi)沸騰40%硝酸試驗(yan)(yan),這是(shi)由(you)德國的(de)(de)(de)(de)Fried.Krupp公司開(kai)發,20世紀初日(ri)本陸軍進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)火藥制造裝置用(yong)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)試驗(yan)(yan)。就(jiu)像前面介(jie)紹的(de)(de)(de)(de),1951年(nian)制定JIS時(shi)(shi),這個試驗(yan)(yan)方(fang)法(fa)(fa)也被規定于(yu)鋼材標準中。可是(shi)此(ci)后,根(gen)據日(ri)本學術(shu)振興會第(di)97委員會第(di)3分(fen)科會的(de)(de)(de)(de)討(tao)論結(jie)果,認為(wei)由(you)于(yu)不銹鋼材料性質(zhi)的(de)(de)(de)(de)進(jin)步,該試驗(yan)(yan)法(fa)(fa)對于(yu)優劣的(de)(de)(de)(de)判斷力變得遲鈍,沒有進(jin)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)意義,所以在制定1959年(nian)的(de)(de)(de)(de)JIS時(shi)(shi)被刪除(chu)了。
在(zai)(zai)歐洲發(fa)明(ming)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)之前(qian),鎳鋼(gang)(gang)(gang)作為(wei)不(bu)易生(sheng)銹(xiu)(xiu)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)而存(cun)在(zai)(zai),對(dui)于它(ta)人們(men)是(shi)用(yong)(yong)硫(liu)酸(suan)進行耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)試(shi)驗的(de)(de)(de),所以開發(fa)了(le)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)以后,提高針對(dui)硫(liu)酸(suan)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)仍然(ran)是(shi)一(yi)(yi)個重大(da)的(de)(de)(de)課題,硫(liu)酸(suan)被(bei)廣(guang)泛使用(yong)(yong)。在(zai)(zai)日(ri)(ri)本(ben),在(zai)(zai)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)國(guo)產化(hua)迅速發(fa)展的(de)(de)(de)初期,也(ye)就是(shi)1935年(nian)左右,松永陽之助曾計(ji)劃過作為(wei)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗的(de)(de)(de)沸騰5%硫(liu)酸(suan)試(shi)驗,作為(wei)硫(liu)酸(suan)銨生(sheng)產中硫(liu)酸(suan)工業用(yong)(yong)的(de)(de)(de)含鉬奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗而被(bei)采用(yong)(yong),對(dui)推進不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)日(ri)(ri)本(ben)國(guo)產化(hua)做出(chu)了(le)巨大(da)貢(gong)獻。這個試(shi)驗法,在(zai)(zai)上(shang)述制定JIS時,也(ye)規(gui)定適用(yong)(yong)于含鉬或者(zhe)含鉬和銅的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。此后,雖然(ran)針對(dui)此試(shi)驗是(shi)否合適,也(ye)提出(chu)過疑問,可是(shi),在(zai)(zai)探(tan)討奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)與化(hua)學(xue)成(cheng)(cheng)分的(de)(de)(de)關系時,毋庸置疑是(shi)一(yi)(yi)定會使用(yong)(yong)它(ta)的(de)(de)(de),而且針對(dui)改(gai)變了(le)鉻(ge)含量、組成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分是(shi)20~27Cr-5Ni-1Mo-1Cu的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),以及改(gai)變了(le)鉻(ge)、鎳、鉬、銅量、組成(cheng)(cheng)成(cheng)(cheng)分是(shi)15~35Cr-5~15Ni-2.5~7.8Mo-0.8~5.8Cu的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)鑄(zhu)造物。
在(zai)探討涉(she)及(ji)其耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)組成、熱處(chu)理的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響時,也(ye)會(hui)使用該試驗(yan)法。另(ling)外,如果(guo)開(kai)發了新不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),一(yi)(yi)般也(ye)會(hui)實(shi)(shi)施(shi)該腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗(yan)。不(bu)(bu)(bu)過盡管在(zai)JIS規(gui)格中(zhong)(zhong)(zhong)對(dui)含碳鋼(gang)(gang)規(gui)定了較低的(de)(de)(de)(de)(de)(de)約5%硫酸試驗(yan)值(zhi)(zhi),可(ke)是竹原(1956年(nian))指出(chu),316系(xi)列鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)碳量(liang)在(zai)0.02%~0.18%范圍(wei)內時,碳量(liang)越少腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)越多,其他人(ren)(ren)也(ye)報告了同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)。由于(yu)經常會(hui)超過規(gui)格值(zhi)(zhi),所以(yi)也(ye)探討了各種添(tian)加(jia)(jia)(jia)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。最后,竹原(1956年(nian))證(zheng)(zheng)(zheng)實(shi)(shi)對(dui)于(yu)316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang),磷(lin)、硫會(hui)產生(sheng)惡劣影(ying)響,而鉬(mu)、銅(tong)具(ju)有(you)(you)一(yi)(yi)定效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo),硅、錳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響較小。下瀨(lai)等人(ren)(ren)(1962年(nian))證(zheng)(zheng)(zheng)實(shi)(shi),對(dui)于(yu)316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),碳、鎳(nie)(nie)、鉬(mu)、銅(tong)能夠減少腐(fu)(fu)蝕(shi)減量(liang),而鉻使其上(shang)(shang)升;高村(cun)等人(ren)(ren)(1969年(nian))證(zheng)(zheng)(zheng)實(shi)(shi),在(zai)0.03C-17Cr-14Ni鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)添(tian)加(jia)(jia)(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)中(zhong)(zhong)(zhong)Cu、Sn具(ju)有(you)(you)一(yi)(yi)定效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo),單獨使用P、S、As、Sb、Pd會(hui)使腐(fu)(fu)蝕(shi)量(liang)上(shang)(shang)升,可(ke)是若是其中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)S、As、Sb與Cu共存,雖然只是微(wei)量(liang),也(ye)可(ke)以(yi)改善耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性。高村(cun)等人(ren)(ren)還證(zheng)(zheng)(zheng)實(shi)(shi),微(wei)量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響與氫氣超電(dian)勢(shi)具(ju)有(you)(you)良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)對(dui)應(ying)關系(xi),改善耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)使氫過電(dian)壓加(jia)(jia)(jia)大,反過來破(po)壞耐腐(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)使氫過電(dian)壓減小。遲(chi)澤等人(ren)(ren)(1971年(nian))為了排除添(tian)加(jia)(jia)(jia)元(yuan)(yuan)素(su)(su)對(dui)組織(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,對(dui)于(yu)提(ti)高鎳(nie)(nie)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同(tong)時,不(bu)(bu)(bu)添(tian)加(jia)(jia)(jia)Si、Mn等其他元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)18Cr-20Ni-2Mo鋼(gang)(gang),探討了單獨添(tian)加(jia)(jia)(jia)微(wei)量(liang)元(yuan)(yuan)素(su)(su)對(dui)沸騰5%硫酸中(zhong)(zhong)(zhong)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。表3.6 中(zhong)(zhong)(zhong)總結(jie)了其結(jie)果(guo):添(tian)加(jia)(jia)(jia)到(dao)0.1%就會(hui)產生(sheng)巨大效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有(you)(you) Cu、Rh、Pd、Pt、In、Sn、Pb、Ce、Hf、Th、U等,進一(yi)(yi)步添(tian)加(jia)(jia)(jia)到(dao)1%才會(hui)產生(sheng)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)有(you)(you)Ti、Nb、W、Ag等。在(zai)普通(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)一(yi)(yi)般會(hui)混(hun)入不(bu)(bu)(bu)純物質銅(tong),所以(yi)有(you)(you)人(ren)(ren)指出(chu)市場(chang)上(shang)(shang)出(chu)售的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)值(zhi)(zhi)受錫(xi)混(hun)入量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)支配,同(tong)時實(shi)(shi)際上(shang)(shang)也(ye)受到(dao)混(hun)入的(de)(de)(de)(de)(de)(de)錫(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響。他們還研究了其效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)構造,證(zheng)(zheng)(zheng)實(shi)(shi)了錫(xi)具(ju)有(you)(you)抑制陰極、陽極兩種反應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)(xiao)(xiao)(xiao)果(guo)。

關于冷加工對硫酸中活性溶解的影響,根據乙黑等人(1963年)關于SUS316L不銹鋼的沸騰5%硫酸腐蝕試驗結果表明,雖然加工度較小時不受影響,可是加工度在20%以上時,腐蝕減量就會急劇增加。另外,前川等人(1965年)根據后文提到的分極曲線圖,確認304以及304L不銹鋼通過加工生成馬氏體不銹鋼時活性溶解就會加速。芝野等人(1975年)也證實,在沸騰5%硫酸中的304不銹(xiu)鋼(gang)的腐蝕量與冷加工率同時增加。
關于奧氏體鐵素體雙(shuang)相不銹鋼,藤倉等人(1974年)證實了在沸騰5%的硫酸中奧氏體相優先腐蝕;關于冷加工的影響,根據芝野等人(1975年)的實驗,得到一個很有意思的結果,SUS329J1(雙相不銹鋼)在沸騰5%硫酸中的腐蝕度如圖3.4所示,隨冷加工的增加反而減少。瀧澤等人(1981年)確認同樣的反應也會發生在把鐵素相變為23%~80%的雙相不銹鋼。這種情況下,奧氏相越多(鎳含量多)腐蝕量就越多,所以認為奧氏相易于被腐蝕。可是關于利用加工,腐蝕量就變少的理由,還沒有明確的說明。

沸騰5%硫酸(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan),如(ru)前(qian)所述,顯(xian)示出極低碳奧氏體不銹鋼(gang)反而(er)不能獲得(de)(de)好的(de)(de)(de)效果,根據這一點(dian),人們(men)對這種材料的(de)(de)(de)全面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性方法(fa)提出了疑問,但(dan)是(shi)前(qian)文中提到的(de)(de)(de)日本學(xue)振(zhen)第97委員會第3分(fen)科會上,得(de)(de)出這樣的(de)(de)(de)結論:該(gai)試(shi)驗(yan)(yan)方法(fa)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)并不是(shi)在(zai)實地環境中判定全面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性的(de)(de)(de)優(you)劣,而(er)看作是(shi)不銹鋼(gang)生產廠家的(de)(de)(de)品質(zhi)管理試(shi)驗(yan)(yan)、用(yong)戶的(de)(de)(de)驗(yan)(yan)收試(shi)驗(yan)(yan),而(er)且在(zai)1959年的(de)(de)(de)JIS修訂中得(de)(de)以繼(ji)續(xu)保存。可(ke)是(shi),在(zai)1991年的(de)(de)(de)JIS修訂時(shi),這種沸騰5%硫酸(suan)腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan),并未作為腐(fu)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)(yan)法(fa)被(bei)采用(yong),所以雖然得(de)(de)以續(xu)存,但(dan)卻被(bei)排除在(zai)鋼(gang)材規(gui)格之外。
從1955年左右開始國外以及日本,特別是北海道大學的岡本研究室,開始研究把定位電解裝置(電壓穩定器)適用于不銹鋼的組織侵蝕和腐蝕,也開始把電壓穩定器用于酸中的耐腐蝕性評價。特別是把不銹鋼進行了正極分解后,為了生成鈍化膜,根據電位電流會發生大幅度變化,所以該裝置在理解不銹鋼的耐腐蝕性上極為便利,引入該裝置以后,耐腐蝕性的研究迅速發展起來。關于不銹鋼的基本成分鉻的影響,Olivier(1955年)就Cr18%以下的Fe-Cr系列發表了1mol/dm3硫酸中的正極分極曲線。鹽原(1963年)得到了有關 Fe、Fe-7%~70%Cr以及鉻在25℃時1mol/dm3硫酸中正極分極曲線,表明鈍化臨界電流密度隨鉻的增加而上升;另外Cr22%時,由于氫的產生會出現陰極環,有可能產生自我鈍化。奧氏體不銹鋼方面,遲澤等人(1966年)獲得了Fe-10Ni-4~19Cr范圍內25℃以及90℃時2mol/dm3硫酸中的正極分極曲線,在鉻的影響方面得到了同樣的結果。
原田等人(1965年)針對70℃沸騰5%的硫酸中25%Cr鋼的正極分極,研究了5%以下鎳以及3%以下鉬的影響。證實了Ni、Mo能夠促進鈍化,Ni、Mo含量多的鋼在不含有溶解的氧和其他氧化劑的脫氣硫酸中,具有能夠自我鈍化的特性。前川等人(1965年)針對冷加工對20℃的1mol/dm3硫酸以及80℃的0.1 mol/dm3硫酸中的正極分極的影響,使用304以及304L不銹(xiu)鋼進行了試驗,證實了利用加工不能生成馬氏體的情況下,對耐腐蝕性的影響是極其微弱的,但是如果能夠生成馬氏體,與其生成的量成一定比例,鈍化臨界電流密度就會增大。可是,在不鈍態領域以及過不鈍態領域中,沒能證實馬氏體生成的影響。另外還確認了329J1鋼在5%硫酸中的腐蝕減量隨著加工度的減少而減少,這種現象也會對正極分極曲線上的鈍化臨界電流密度產生影響。此外,還可以研究一下有機酸中的正極分極,在這里就省略不談了。

