1. 鉻(ge)、鉬(mu)等元素(su)對鐵素(su)體不銹鋼耐蝕性能的(de)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(fu)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(gong)川(chuan)等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如(ru)何影(ying)響18Cr鋼在食鹽水中(zhong)的點(dian)(dian)腐蝕電(dian)位(wei),結果表明鉬含(han)量增(zeng)加后(hou),點(dian)(dian)腐蝕電(dian)位(wei)升高(gao)(即耐點(dian)(dian)腐蝕能力增(zeng)強);錳含(han)量在1%以上(shang)時(shi)點(dian)(dian)腐蝕電(dian)位(wei)不受影(ying)響,1%以下時(shi)含(han)量越少,點(dian)(dian)腐蝕電(dian)位(wei)越高(gao);硫含(han)量越多(duo),點(dian)(dian)腐蝕電(dian)位(wei)越低。


  久松(song)等(1976年(nian))采用再鈍(dun)化(hua)電位(縫隙(xi)內溶(rong)解反應完全停止(zhi)后,再度(du)發(fa)生鈍(dun)化(hua)的(de)電位)此為(wei)衡量縫隙(xi)腐蝕安全性(xing)的(de)標準(zhun),研究(jiu)了(le)鉬(mu)含量對25%Cr鋼的(de)影響,表明(ming)鉬(mu)具有(you)防止(zhi)縫隙(xi)腐蝕的(de)效果。


  還有,辻(辻)(1976年(nian))等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)(ji)各種(zhong)微量(liang)元(yuan)素(su)的(de)(de)含量(liang)對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶(rong)液中的(de)(de)18Cr-Mo系鋼點腐蝕的(de)(de)影(ying)響,其中對耐(nai)點腐蝕性影(ying)響較大的(de)(de)鉻及(ji)(ji)鉬(mu)的(de)(de)影(ying)響如(ru)下式所示。


  30℃時的腐蝕度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)


  50℃時的(de)腐(fu)蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)


  由此可知,鉬的影響效果是(shi)鉻的1~2倍。另外(wai),它還(huan)表明了含有Cr、Mo組合成分(fen)的鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都(dou)具有比SUS304更強的耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)性(xing),而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點(dian)腐蝕(shi)的影響都(dou)很(hen)小。


  另外,岡田等(1987年)[44]使(shi)用54種不(bu)銹(xiu)鋼,測(ce)定(ding)了它們在(zai)80℃、5%NaCl溶液中(zhong)的(de)(de)(de)(de)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)臨界電(dian)位(wei),即縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕再(zai)鈍化(hua)電(dian)位(wei),然(ran)后經過重回歸(gui)分析,更加明(ming)確了合金(jin)元素對縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)影響,其中(zhong)Mo、Ni元素使(shi)鐵素體不(bu)銹(xiu)鋼(15種)的(de)(de)(de)(de)縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕再(zai)鈍化(hua)電(dian)位(wei)升高。另外,還在(zai)25℃的(de)(de)(de)(de)12%NaCl溶液中(zhong)測(ce)定(ding)了衡量耐縫(feng)(feng)隙腐(fu)蝕能(neng)力(li)的(de)(de)(de)(de)去鈍化(hua)pH值(zhi)(zhi)(zhi)[45](pHa depassivation pH,由(you)于金(jin)屬離子的(de)(de)(de)(de)加水分解(jie),縫(feng)(feng)隙內的(de)(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)下降,活(huo)性(xing)溶解(jie)開始的(de)(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)(zhi)),鐵素體的(de)(de)(de)(de)脫(tuo)離鈍化(hua)pH值(zhi)(zhi)(zhi)如(ru)下式(shi)所示(shi),Mo、Ni的(de)(de)(de)(de)影響同樣(yang)存在(zai)。


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


2. 鈦、鈮、鋯元素對鐵素體不銹鋼耐蝕性能的影(ying)響


與Cr、Mo不同,為(wei)防止鐵素(su)體不銹鋼(gang)發(fa)生晶(jing)間腐(fu)蝕而添加的(de)Ti、Nb、Zr等元(yuan)素(su),是(shi)通過固定C、N來改善耐點腐(fu)蝕性和耐縫(feng)隙腐(fu)蝕性的(de),另外Ti還擁有(you)其他功效。


首(shou)先(xian),小(xiao)林等(1973年)研(yan)究了V、Ti、Zr的添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐(nai)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)性的影響(xiang),結果表明Ti、Zr通過固(gu)定C、N來抑制(zhi)鉻的碳化物或氮(dan)化物的生(sheng)成,由此來影響(xiang)鋼(gang)的耐(nai)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)性。而且(qie)他們還(huan)在試驗中證明了釩(fan)對耐(nai)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)的影響(xiang)雖然與C、N的固(gu)定無關,但釩(fan)的影響(xiang)程度比鉬(mu)要小(xiao)。


另(ling)外(wai),門等(1976年(nian))證明了(le)在(zai)17Cr系鋼(gang)(gang)中添加(jia)鈦后(hou),其耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(耐(nai)銹性(xing))增強,尤其是未與C、N結合的(de)固溶(rong)Ti的(de)含量達到0.2%以上時,容易(yi)引發(fa)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)MnS消失,并變為(wei)TiS.山本等(1976年(nian))針(zhen)對C、N影響大大減少的(de)超(chao)低C、N13Cr鋼(gang)(gang)所做試驗表明,添加(jia)0.3%的(de)Ti后(hou),鈍化(hua)膜會更(geng)加(jia)穩定,因(yin)此固溶(rong)Ti能有(you)效防止腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。


足立等(1978年)也對17Cr鋼(gang)進(jin)行了(le)系統性的(de)(de)研究,結果發(fa)現鈦或鈮(ni)的(de)(de)添加(jia)能(neng)提(ti)高17Cr鋼(gang)的(de)(de)耐點腐蝕(shi)性,這(zhe)一效果能(neng)通(tong)過這(zhe)些元(yuan)(yuan)素與(yu)C+N總量的(de)(de)比例來表示,而(er)(er)添加(jia)了(le)Ti元(yuan)(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)材(cai)耐點腐蝕(shi)能(neng)力更強。這(zhe)是因為添加(jia)了(le)鈮(ni)元(yuan)(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)材(cai)中含(han)有(you)MnS,而(er)(er)鈦促使(shi)了(le)硫化(hua)物的(de)(de)生(sheng)成(cheng),這(zhe)使(shi)容(rong)易引發(fa)腐蝕(shi)的(de)(de)MnS消失。而(er)(er)且鈦也有(you)抑制蝕(shi)孔(kong)內活性溶解的(de)(de)作用。另外,中田等(1979年)也認為在17Cr-Ti鋼(gang)中,主要原(yuan)材(cai)料和介質(zhi)的(de)(de)耐蝕(shi)性也隨著(zhu)鈦含(han)量的(de)(de)增多而(er)(er)提(ti)高,固溶鈦改善了(le)耐銹性。


并且,根據足立等(1978年)的(de)(de)研究,在耐(nai)蝕性更(geng)好的(de)(de)18Cr-2Mo中添(tian)加鈦(tai)和鈮后,鈦(tai)和鈮的(de)(de)差別顯(xian)示不出來(lai)。