鉻是奧氏(shi)體不銹鋼中最主要的合金元素,在介質的作用下,鉻能促進鋼的鈍化使之具有不銹性和耐蝕性。
早期(qi)的(de)研究工作表(biao)明,在(zai)鉻鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong),碳含(han)量(liang)為(wei)0.1%,鉻含(han)量(liang)為(wei)18%時,自(zi)1100℃速冷,能在(zai)室溫(wen)獲得單(dan)一亞穩(wen)定奧氏(shi)體(ti)組織所需的(de)鎳含(han)量(liang)最低值約(yue)為(wei)8%。因此,常用的(de)18Cr-8Ni奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)是鉻、鎳配(pei)比最為(wei)適(shi)宜的(de)一種鋼(gang)。
在奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,隨著(zhu)鉻含(han)量的(de)增加(jia),σ相形成的(de)傾向加(jia)大(da),當鋼(gang)(gang)中含(han)有鉬時,鉻含(han)量的(de)增加(jia)還會促進x相的(de)形成。這(zhe)些金屬(shu)間(jian)化(hua)合物的(de)析出顯著(zhu)降低(di)鋼(gang)(gang)的(de)塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing),而且在一些條件下還降低(di)鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕性(xing)(xing)。
奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)中鉻含(han)量的提高將降(jiang)低馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)轉(zhuan)變溫度Ms(式(9.9)),從而提高奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)的穩定(ding)性。因(yin)此,鉻含(han)量超過20%的高鉻奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)即使經過冷加工(gong)和(he)低溫處理也很難出現馬氏(shi)(shi)(shi)體(ti)組(zu)織。
一(yi)般而言,只要奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼保持(chi)完全奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織而沒有鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)的(de)生成,僅提高鉻含量不(bu)會對(dui)鋼的(de)力學(xue)性能有明顯的(de)影響。
鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是其耐蝕性:提高鋼的抗氧化性介質和耐酸性氯化物介質的性能;在鎳、鉬、銅的復合作用下,鉻提高耐一些還原性介質、有機酸、尿素和堿介質的性能;鉻還提高鋼耐晶間腐蝕、耐點蝕、耐縫(feng)隙腐蝕及耐某些條件下應力腐蝕的性能。
圖9.57為(wei)鉻(ge)(ge)對Fe-Cr-10Ni奧氏體不(bu)銹鋼在氧化性(xing)介(jie)質中耐(nai)蝕性(xing)的影響(xiang)。在65%沸騰的硝酸中,隨鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)的提高,Cr-Ni鋼的耐(nai)蝕性(xing)急(ji)劇增加的臨(lin)界鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)約為(wei)12%,而具(ju)有(you)最低(di)穩定的腐蝕速(su)率的最佳鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)應為(wei)18%。
對于含Mo、Cu的Cr-Ni奧氏體不銹鋼在一些含Cl-和F-的酸性氯化物中,鉻含量必須大于25%才更有效(圖9.58)。
在奧氏體不銹(xiu)鋼中,鉻(ge)能增大碳(tan)的(de)(de)溶解度而降低鉻(ge)的(de)(de)貧化度,因(yin)而提高鉻(ge)含量對(dui)奧氏體不銹(xiu)鋼的(de)(de)耐晶間(jian)腐蝕是有(you)益的(de)(de)。
鉻(ge)非常有(you)(you)效(xiao)地(di)改善奧氏體不銹鋼(gang)的(de)耐(nai)點蝕(shi)和縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)性能。當鋼(gang)中同時(shi)(shi)有(you)(you)鉬(mu)和氮(dan)的(de)存在時(shi)(shi),鉻(ge)的(de)這種作用大(da)大(da)加(jia)強。雖然根據研究(jiu),鉬(mu)的(de)耐(nai)點蝕(shi)及耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)的(de)能力(li)為鉻(ge)的(de)3倍(bei)(bei)左右,氮(dan)為鉻(ge)的(de)30倍(bei)(bei),但(dan)當鋼(gang)中鉻(ge)含量不足時(shi)(shi)將難以發揮鉬(mu)、氮(dan)的(de)有(you)(you)效(xiao)性。
鉻對奧氏體不銹鋼耐應力腐蝕的影響視介質條件和使用環境而異。在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用通常是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質、高溫高壓水及以點蝕為起源的應力腐蝕環境中,提高鋼中鉻含量對其耐應力腐蝕性能是有益的。鉻和鎳對奧氏體不銹鋼耐苛性(NaOH)應力腐蝕也是有益的。