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(shi)體不銹鋼(gang)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)含(han)(han)量(liang)對Cr-Ni奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)比較復雜。如在強(qiang)氧化(hua)(hua)介(jie)質(zhi)和(he)其它成分控制合理(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)條(tiao)件下,若<0.10%Si時(shi),可基本(ben)消除敏(min)(min)化(hua)(hua)態、顯著改善非(fei)(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕。普(pu)通(tong)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)般硅(gui)含(han)(han)量(liang)多在0.7~1.0%的(de)(de)(de)(de)(de)范圍(wei)內,正是非(fei)(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕最(zui)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)感區(參見圖1-2-6)。對于(yu)(yu)強(qiang)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介(jie)質(zhi),如98%濃(nong)硝酸(suan),幾乎所有的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)均由(you)于(yu)(yu)介(jie)質(zhi)過(guo)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)能力和(he)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)鈍化(hua)(hua)現象而(er)不(bu)(bu)(bu)耐腐蝕,即使非(fei)(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態(固(gu)溶(rong)態)的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)純不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也無(wu)法避免晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕。唯有硅(gui)含(han)(han)量(liang)高(gao)于(yu)(yu)2%的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),才能完(wan)全(quan)消除非(fei)(fei)(fei)敏(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕。但是,隨著硅(gui)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(如通(tong)常的(de)(de)(de)(de)(de)4%Si時(shi)),降低(di)了碳在奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)度,即使采取超低(di)碳也難(nan)以避免“敏(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕”。這(zhe)里所講的(de)(de)(de)(de)(de)并不(bu)(bu)(bu)是由(you)于(yu)(yu)貧(pin)鉻區引起的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕,而(er)是敏(min)(min)化(hua)(hua)處理(li)(li)后因析出碳化(hua)(hua)物(wu)等造成的(de)(de)(de)(de)(de)選擇(ze)性(xing)(xing)晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕。在98%濃(nong)硝酸(suan)中,主要(yao)鈍化(hua)(hua)元素(su)是硅(gui)而(er)非(fei)(fei)(fei)鉻,貧(pin)鉻理(li)(li)論(lun)已不(bu)(bu)(bu)適用(yong)。高(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中,因添加穩定化(hua)(hua)元素(su)形成G相(xiang)、TiC(NbC)、鐵素(su)體(ti)(ti)和(he)σ相(xiang)時(shi)也會(hui)發生選擇(ze)性(xing)(xing)腐蝕。在強(qiang)氧化(hua)(hua)性(xing)(xing)介(jie)質(zhi)中發生的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(其機理(li)(li)仍可進一(yi)步探討),嚴重阻礙了高(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)推廣應用(yong)。
我(wo)國于60年(nian)(nian)代(dai)末,開(kai)始發(fa)展耐(nai)濃硝(xiao)(xiao)酸(suan)腐(fu)(fu)蝕用高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體不銹(xiu)鋼。通過查明其(qi)產生敏化(hua)態晶間腐(fu)(fu)蝕的原因,采取嚴格控制(zhi)碳(tan)、磷等(deng)(deng)(deng)(甚至達高(gao)(gao)(gao)(gao)純級),適當降低鉻或添加(jia)(jia)鈮(在(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中(zhong)同鈦的作用機理不同)等(deng)(deng)(deng)綜合(he)改(gai)(gai)善途徑,使(shi)之獲(huo)得了(le)(le)較好(hao)的解決(jue)。采用機械熱處(chu)理(改(gai)(gai)善添加(jia)(jia)鈮的高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中(zhong)G相(xiang)的分布)和微合(he)金化(hua)方法(fa),改(gai)(gai)善其(qi)熱加(jia)(jia)工等(deng)(deng)(deng)性能,使(shi)這種鋼獲(huo)得了(le)(le)推廣應(ying)用。因含有4%硅(gui),均具有優(you)良(liang)的抗氯化(hua)物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕性能(31)。同時,我(wo)國于70年(nian)(nian)代(dai)初,還開(kai)始發(fa)展專門針對(dui)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕的高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(2%Si)奧氏體不銹(xiu)鋼和高(gao)(gao)(gao)(gao)鎳(nie)(>20%Ni)奧氏體不銹(xiu)鋼。總之,高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體不銹(xiu)(耐(nai)酸(suan))鋼近20多年(nian)(nian)來(lai)發(fa)展迅速(su),并日益獲(huo)得推廣應(ying)用。其(qi)鉻含量(liang)較寬,在(zai)8~25%,鎳(nie)為14~25%之間。高(gao)(gao)(gao)(gao)的硅(gui)含量(liang)提高(gao)(gao)(gao)(gao)在(zai)98%濃硝(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)耐(nai)全面(mian)腐(fu)(fu)蝕性能(在(zai)稀硝(xiao)(xiao)酸(suan)中(zhong)正相(xiang)反)和抗氯化(hua)物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕以及點腐(fu)(fu)蝕性能。硅(gui)含量(liang)過高(gao)(gao)(gao)(gao)也不利,我(wo)國多為4%Si,應(ying)用最(zui)廣的為00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼。