1. 鉻(ge)、鉬等元(yuan)素對(dui)鐵(tie)素體不(bu)銹鋼耐(nai)蝕性能的影響


  岡田等(1973年)通過氯化鐵浸泡試驗和陽極極化試驗,檢測了Cr(20%~30%)、Mo(0%~4%)及Nb(0%~2%)對鐵素體不銹鋼點(dian)腐蝕性的影響,結果顯示耐點腐蝕性主要由鉻和鉬的含量決定,當鉻含量為25%以上時,鐵的鈍化特性明顯得到改善。由此,岡田研制開發了25 Cr-3Mo-0.7Nb-0.03C鋼。為了進一步增強該不銹鋼的韌性,他們使鋼中的鎳元素增至8%,這樣之后耐點腐蝕能力反而下降,這是因為鐵素體單相變成了雙相的緣故。另外,小川等(1978年)通過AES、XPS發現,鋼鐵中的鉻含量越多,鈍化膜中的鉻比例越大,從而鈍化膜更穩定,這正是高鉻鋼擁有良好的耐點腐蝕能力的原因所在。


  宮川等(1975年)[41]使(shi)用25℃、5%NaCl溶液,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何(he)影響(xiang)18Cr鋼在(zai)食鹽水中的點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei),結果(guo)表明鉬含(han)量(liang)增(zeng)加后,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)升高(gao)(即耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕能(neng)力增(zeng)強);錳含(han)量(liang)在(zai)1%以(yi)上時(shi)(shi)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)不受影響(xiang),1%以(yi)下時(shi)(shi)含(han)量(liang)越少,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)越高(gao);硫(liu)含(han)量(liang)越多,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)越低。


  久松等(1976年)采(cai)用再鈍化電(dian)位(wei)(縫隙內溶解反應完全(quan)停止(zhi)后,再度發生鈍化的(de)電(dian)位(wei))此為衡量縫隙腐蝕安全(quan)性的(de)標準,研究了鉬含量對25%Cr鋼的(de)影響,表明鉬具有防止(zhi)縫隙腐蝕的(de)效果(guo)。


  還(huan)有(you),辻(1976年)等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微量元素的(de)含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液(ye)中(zhong)的(de)18Cr-Mo系鋼點腐蝕的(de)影(ying)響(xiang),其中(zhong)對耐點腐蝕性影(ying)響(xiang)較(jiao)大的(de)鉻(ge)及鉬(mu)的(de)影(ying)響(xiang)如下(xia)式所示(shi)。


  30℃時的(de)腐(fu)蝕(shi)度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)


  50℃時的腐蝕度(du)=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)


  由此可(ke)知,鉬的(de)(de)(de)影響效果是鉻的(de)(de)(de)1~2倍。另(ling)外,它還表明了含有(you)Cr、Mo組合成(cheng)分的(de)(de)(de)鋼(gang)19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都(dou)具有(you)比SUS304更強的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點(dian)腐(fu)蝕的(de)(de)(de)影響都(dou)很小。


  另外,岡田等(1987年)[44]使(shi)用54種(zhong)不銹(xiu)鋼,測(ce)定了它們在(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)液中(zhong)(zhong)的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)的臨(lin)界電位(wei)(wei),即(ji)縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化(hua)(hua)電位(wei)(wei),然后經過(guo)重回歸分析,更加明確了合金(jin)元(yuan)素(su)(su)對縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)的影響,其(qi)中(zhong)(zhong)Mo、Ni元(yuan)素(su)(su)使(shi)鐵(tie)素(su)(su)體不銹(xiu)鋼(15種(zhong))的縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化(hua)(hua)電位(wei)(wei)升高(gao)。另外,還在(zai)25℃的12%NaCl溶(rong)液中(zhong)(zhong)測(ce)定了衡量(liang)耐縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)能力的去鈍(dun)化(hua)(hua)pH值[45](pHa depassivation pH,由于(yu)金(jin)屬離(li)子(zi)的加水分解,縫(feng)隙(xi)(xi)(xi)內的pH值下降(jiang),活性溶(rong)解開始(shi)的pH值),鐵(tie)素(su)(su)體的脫離(li)鈍(dun)化(hua)(hua)pH值如下式所示,Mo、Ni的影響同樣存在(zai)。


    pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15


2. 鈦(tai)、鈮、鋯元素(su)(su)對鐵素(su)(su)體不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)性能(neng)的影響(xiang)


與Cr、Mo不(bu)同,為防止鐵素體不(bu)銹鋼發生晶間腐蝕而添(tian)加(jia)的(de)Ti、Nb、Zr等元素,是(shi)通過固定C、N來改善耐點腐蝕性和耐縫隙腐蝕性的(de),另外Ti還擁有其他功效(xiao)。


首(shou)先(xian),小林(lin)等(1973年)研究(jiu)了(le)V、Ti、Zr的(de)添(tian)加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐點(dian)腐蝕(shi)性(xing)的(de)影(ying)響,結(jie)果表明Ti、Zr通過固定(ding)C、N來抑制(zhi)鉻的(de)碳(tan)化物或氮化物的(de)生(sheng)成,由此來影(ying)響鋼(gang)的(de)耐點(dian)腐蝕(shi)性(xing)。而且他(ta)們還(huan)在試(shi)驗(yan)中證明了(le)釩對耐點(dian)腐蝕(shi)的(de)影(ying)響雖然與(yu)C、N的(de)固定(ding)無關,但釩的(de)影(ying)響程度比鉬(mu)要小。


另外(wai),門等(1976年)證明了在17Cr系鋼(gang)中添加鈦(tai)后(hou),其耐點腐蝕(shi)性(xing)(耐銹性(xing))增強,尤其是未與C、N結合的(de)(de)固(gu)溶Ti的(de)(de)含量(liang)達(da)到0.2%以上(shang)時,容易引發腐蝕(shi)的(de)(de)MnS消失,并變為TiS.山本等(1976年)針(zhen)對C、N影(ying)響大大減少(shao)的(de)(de)超低C、N13Cr鋼(gang)所做試驗表明,添加0.3%的(de)(de)Ti后(hou),鈍化膜會(hui)更加穩定,因此(ci)固(gu)溶Ti能(neng)有效防止腐蝕(shi)。


足立等(deng)(1978年)也(ye)對17Cr鋼進行了(le)系統性(xing)(xing)的(de)研究,結果發現鈦(tai)(tai)或鈮的(de)添加能(neng)提高17Cr鋼的(de)耐(nai)(nai)點腐蝕性(xing)(xing),這(zhe)(zhe)(zhe)一效果能(neng)通過這(zhe)(zhe)(zhe)些元素與C+N總量(liang)的(de)比例來表示,而(er)添加了(le)Ti元素的(de)鋼材耐(nai)(nai)點腐蝕能(neng)力更(geng)強。這(zhe)(zhe)(zhe)是因(yin)為添加了(le)鈮元素的(de)鋼材中含有MnS,而(er)鈦(tai)(tai)促使(shi)了(le)硫(liu)化物的(de)生成,這(zhe)(zhe)(zhe)使(shi)容易引發腐蝕的(de)MnS消(xiao)失(shi)。而(er)且(qie)鈦(tai)(tai)也(ye)有抑(yi)制蝕孔內活性(xing)(xing)溶(rong)解(jie)的(de)作用。另外(wai),中田(tian)等(deng)(1979年)也(ye)認為在(zai)17Cr-Ti鋼中,主要(yao)原(yuan)材料和介質的(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)也(ye)隨(sui)著(zhu)鈦(tai)(tai)含量(liang)的(de)增多而(er)提高,固溶(rong)鈦(tai)(tai)改善(shan)了(le)耐(nai)(nai)銹性(xing)(xing)。


并(bing)且(qie),根(gen)據足立等(1978年)的(de)研究(jiu),在耐蝕性更好(hao)的(de)18Cr-2Mo中添加鈦和鈮后,鈦和鈮的(de)差別(bie)顯示不出來。