硅是主要的耐蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體不銹(xiu)鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不銹(xiu)鋼應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。


  硅(gui)(gui)含(han)量對(dui)Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用比(bi)較(jiao)復雜。如(ru)在(zai)強氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)和其(qi)它(ta)成(cheng)分控制(zhi)合理的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下,若<0.10%Si時(shi),可(ke)基本(ben)消除(chu)(chu)敏化(hua)(hua)態、顯(xian)著(zhu)改(gai)善非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。普通不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)般(ban)硅(gui)(gui)含(han)量多在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍內,正是(shi)非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)最(zui)嚴(yan)重的(de)(de)(de)(de)(de)敏感區(參見圖1-2-6)。對(dui)于強氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)性介(jie)(jie)質(zhi)(zhi),如(ru)98%濃硝(xiao)酸(suan),幾乎所有的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)均由于介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)過(guo)強的(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)能(neng)力和鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)鈍化(hua)(hua)現象而不(bu)(bu)(bu)耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即使非敏化(hua)(hua)態(固溶態)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)純(chun)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)也(ye)無法避免(mian)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。唯有硅(gui)(gui)含(han)量高(gao)于2%的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang),才能(neng)完全消除(chu)(chu)非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。但是(shi),隨著(zhu)硅(gui)(gui)含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(如(ru)通常的(de)(de)(de)(de)(de)4%Si時(shi)),降(jiang)低(di)了碳(tan)(tan)在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)固溶度(du),即使采取超低(di)碳(tan)(tan)也(ye)難以避免(mian)“敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)”。這(zhe)里(li)所講的(de)(de)(de)(de)(de)并不(bu)(bu)(bu)是(shi)由于貧(pin)(pin)鉻(ge)(ge)區引起的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),而是(shi)敏化(hua)(hua)處理后因析出碳(tan)(tan)化(hua)(hua)物等(deng)造成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇性晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)98%濃硝(xiao)酸(suan)中(zhong),主要鈍化(hua)(hua)元素(su)是(shi)硅(gui)(gui)而非鉻(ge)(ge),貧(pin)(pin)鉻(ge)(ge)理論已不(bu)(bu)(bu)適用。高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong),因添加穩定化(hua)(hua)元素(su)形(xing)成(cheng)G相、TiC(NbC)、鐵素(su)體和σ相時(shi)也(ye)會發生選(xuan)擇性腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在(zai)強氧(yang)(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)性介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)發生的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(其(qi)機理仍可(ke)進一(yi)步探討),嚴(yan)重阻礙了高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)推廣應用。


5.jpg


  我(wo)(wo)國(guo)于60年(nian)代末,開始發(fa)展耐濃硝(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。通過查明其產生敏化(hua)態晶間腐蝕(shi)的(de)(de)原(yuan)因,采取嚴(yan)格控制碳、磷等(甚至(zhi)達(da)高(gao)(gao)(gao)純(chun)級),適(shi)當降低鉻或(huo)添加鈮(在高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)中同鈦的(de)(de)作用(yong)(yong)機理(li)不同)等綜合(he)(he)改善途徑(jing),使之(zhi)獲得了(le)較好的(de)(de)解決。采用(yong)(yong)機械熱處理(li)(改善添加鈮的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼(gang)(gang)(gang)中G相的(de)(de)分布)和(he)微(wei)合(he)(he)金化(hua)方(fang)法,改善其熱加工等性(xing)能,使這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)獲得了(le)推(tui)廣(guang)(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)。因含(han)有(you)(you)4%硅(gui)(gui),均具有(you)(you)優良的(de)(de)抗氯化(hua)物應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)性(xing)能(31)。同時,我(wo)(wo)國(guo)于70年(nian)代初,還開始發(fa)展專(zhuan)門針對耐應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)和(he)高(gao)(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。總之(zhi),高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(耐酸(suan))鋼(gang)(gang)(gang)近20多(duo)(duo)年(nian)來發(fa)展迅速(su),并日益(yi)獲得推(tui)廣(guang)(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)。其鉻含(han)量較寬,在8~25%,鎳為14~25%之(zhi)間。高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)硅(gui)(gui)含(han)量提(ti)高(gao)(gao)(gao)在98%濃硝(xiao)酸(suan)中耐全面腐蝕(shi)性(xing)能(在稀硝(xiao)酸(suan)中正相反)和(he)抗氯化(hua)物應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)以及(ji)點腐蝕(shi)性(xing)能。硅(gui)(gui)含(han)量過高(gao)(gao)(gao)也不利,我(wo)(wo)國(guo)多(duo)(duo)為4%Si,應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)最廣(guang)(guang)(guang)的(de)(de)為00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)(gang)(gang)。