1. 鉻、鉬、氮元(yuan)素對不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)性能的影響(xiang)
不銹鋼的耐大氣腐蝕性,基本上和耐點腐蝕性一樣,隨著鉻含量的增加會有所提高。通過大氣曝露確認的數據,其中Schmitt等(1969年)把改變了鉻含量的Fe-0.5%~28%Cr合金在美國國內的4個地方曝露了長達8年的結果。該試驗認為Cr含量如果大約為12%時,幾乎可以無視不銹鋼在大氣中重量的減少,但在海鹽離子附著的沿海地帶,按照其影響程度的不同,有必要把鉻含量增大到15.7%或18.5%以上,以確保耐腐蝕性。至今還沒有把鉬含量的影響進行系統研究的結果,但根據Truman(1979)把不同的鉬含量18Cr-8Ni和17Cr在工業地帶曝露了長達5年的結果,可以看出隨著鉬含量的增加,重量明顯地會有所減少。
根據鋼中的耐點腐蝕性和有效的合金元素鉻、鉬、氮含量整理的日本國內的大氣曝露結果如圖5.4(1982年)所示。從圖5.4 中可以得出各個曝露地的試驗片的外觀參量可根據這些元素的含有量進行整理。此外,在海上曝露長達3年的試驗片的最大點腐蝕深度如圖5.5 (1989年)所示。由圖5.4可見,隨著表示鉻、鉬、氮(dan)含量的點腐蝕指數的增加,最大點腐蝕深度會有所變小;但同一指數的情況下,奧氏體系不銹鋼比鐵素體系的點腐蝕深度淺。通過外觀參量進行比較,高純度鐵素體系不銹鋼比奧氏體系顯示了更高的值。
以(yi)表(biao)面的(de)顯色面積率(WA)為基準(zhun),用RN=3(2-logWA)表(biao)示)此(ci)后,矢澤(ze)等(1994年)(1995年)通過試驗表(biao)明,高鉻不(bu)銹鋼(gang)的(de)耐蝕性隨著(zhu)點(dian)腐蝕指數(鐵素體(ti)系:Cr+3.3Mo;奧(ao)(ao)氏體(ti)系:Cr+3.3Mo+16N)的(de)增加會有所提高,但點(dian)腐蝕指數值相同的(de)情況下,鐵素體(ti)系不(bu)銹鋼(gang)比(bi)雙相和奧(ao)(ao)氏體(ti)系不(bu)銹鋼(gang)生(sheng)銹少(shao),而且光澤(ze)的(de)保持情況很好。
2. 其(qi)他元素對不銹鋼耐(nai)蝕性能的(de)影響
雖然關于其他(ta)元素對(dui)耐(nai)大氣腐(fu)蝕性的(de)影響(xiang)并(bing)沒(mei)有進行太(tai)多的(de)探討,但在(zai)日本國內,隨(sui)著含(han)Cu-Nb的(de)18Cr鐵(tie)素體(ti)系不(bu)銹鋼的(de)開發,對(dui)銅(tong)對(dui)鐵(tie)素體(ti)系不(bu)銹鋼的(de)耐(nai)大氣腐(fu)蝕性的(de)影響(xiang)特別引人注目。
山本(ben)等人(1982年),研究了銅元素對19Cr-0.5Cu-Nb鋼耐銹(xiu)性的(de)(de)(de)影響。即使添加Cu,生銹(xiu)點也(ye)不會(hui)變大,只是一部分有(you)所停止;而且Cu有(you)利于(yu)鈍態(tai)的(de)(de)(de)穩定化,所以不僅在(zai)受氯離子(zi)影響很強的(de)(de)(de)沿海地區(qu),而且在(zai)工業地帶的(de)(de)(de)二氧化硫環境當中(zhong),也(ye)具有(you)一定的(de)(de)(de)耐銹(xiu)性。
另一方面(mian),伊藤等人(1983年(nian)(nian))調查(cha)了(le)影(ying)響海洋性(xing)大氣中的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)大氣腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)鐵素體系不銹(xiu)(xiu)鋼中的(de)(de)(de)Cr含量(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu鋼BA材料(liao)的(de)(de)(de)Si(0.3%~0.6%)所產(chan)(chan)生的(de)(de)(de)影(ying)響。若(ruo)Cr含量增(zeng)加,其(qi)耐(nai)(nai)大氣腐(fu)蝕(shi)性(xing)也會(hui)增(zeng)強;而且(qie)當BA材料(liao)的(de)(de)(de)表面(mian)的(de)(de)(de)硅的(de)(de)(de)濃度(du)較大時,銹(xiu)(xiu)難以(yi)向兩(liang)邊擴(kuo)展(zhan),證(zheng)明了(le)耐(nai)(nai)銹(xiu)(xiu)性(xing)很好(hao)(hao)。樽谷(gu)等(1991年(nian)(nian))也證(zheng)明了(le)他(ta)們開發(fa)的(de)(de)(de)汽車鑄模(mo)用的(de)(de)(de)17Cr-0.4Nb-0.4Cu鋼的(de)(de)(de)BA材料(liao),其(qi)中硅在表面(mian)濃縮(suo)成二氧化硫(liu),這說(shuo)明提高了(le)耐(nai)(nai)大氣腐(fu)蝕(shi)性(xing)。此外(wai),山本等(1986年(nian)(nian)),以(yi)19Cr-0.5Cu-0.4Nb鋼的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)銹(xiu)(xiu)性(xing)好(hao)(hao)為理由,如果該鋼產(chan)(chan)生一點(dian)腐(fu)蝕(shi),由于含有銅,其(qi)腐(fu)蝕(shi)部分也會(hui)立即促(cu)進陰極反應(ying),產(chan)(chan)生再鈍態化。
矢澤等(deng)(1990年)通過曝露(lu)試(shi)驗(yan)和(he)(he)試(shi)驗(yan)室促(cu)進試(shi)驗(yan),研究(jiu)了影(ying)響鐵(tie)素體系不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)耐大氣(qi)腐蝕性(xing)(xing)的(de)C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和(he)(he)Ti所(suo)產生的(de)影(ying)響。Cr提高了不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)腐蝕性(xing)(xing),但含有(you)(you)24%的(de)話,仍不(bu)能充分防(fang)止(zhi)紅銹(xiu)(xiu)的(de)產生;Mo和(he)(he)Cu對(dui)于改(gai)善(shan)(shan)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)耐大氣(qi)腐蝕性(xing)(xing)很有(you)(you)效(xiao),特別是兩(liang)元素的(de)復合添加效(xiao)果(guo)明顯(xian);Nb和(he)(he)Ti也(ye)顯(xian)示了其(qi)對(dui)耐蝕性(xing)(xing)有(you)(you)一定(ding)的(de)改(gai)善(shan)(shan)效(xiao)果(guo),但其(qi)程度與Cr、Mo、Cu相比較(jiao)小(xiao)。小(xiao)林等(deng)(1991年)通過試(shi)驗(yan)室促(cu)進試(shi)驗(yan)和(he)(he)對(dui)點腐蝕電(dian)位的(de)測定(ding),研究(jiu)了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元素對(dui)鐵(tie)素體系不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)耐銹(xiu)(xiu)性(xing)(xing)所(suo)產生的(de)影(ying)響,其(qi)中Cu的(de)效(xiao)果(guo)非常明顯(xian),通過對(dui)點腐蝕電(dian)位的(de)測定(ding)得知其(qi)與其(qi)他(ta)元素不(bu)同,有(you)(you)預想不(bu)到的(de)耐銹(xiu)(xiu)性(xing)(xing)改(gai)善(shan)(shan)效(xiao)果(guo)。
如上所述(shu),特別是(shi)(shi)對于鐵素體系不銹鋼,銅(tong)元素當初是(shi)(shi)為了(le)提高耐大氣腐蝕(shi)性替代鉬而(er)添(tian)加(jia)的(de),但證實了(le)銅(tong)的(de)耐蝕(shi)性效果非常(chang)大。