硅是主要的耐蝕合(he)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(ao)氏體(ti)不銹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(gang)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(liang)對Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)作用(yong)比較(jiao)復雜。如在強氧化(hua)(hua)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)和(he)其它成(cheng)分控制(zhi)合理(li)的(de)(de)(de)條件下(xia),若<0.10%Si時,可基(ji)本消除(chu)(chu)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態、顯著改善非敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。普通不銹鋼的(de)(de)(de)一(yi)般硅(gui)(gui)含(han)量(liang)多在0.7~1.0%的(de)(de)(de)范圍內(nei),正是(shi)(shi)非敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)最(zui)嚴(yan)重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)敏(min)(min)(min)感區(參見圖1-2-6)。對于(yu)強氧化(hua)(hua)性(xing)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi),如98%濃硝酸,幾乎所有的(de)(de)(de)不銹鋼均由于(yu)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)過(guo)強的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)能力和(he)鋼的(de)(de)(de)過(guo)鈍化(hua)(hua)現象而不耐腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),即(ji)使(shi)非敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態(固(gu)(gu)溶(rong)態)的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)純不銹鋼也無法(fa)避免(mian)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。唯(wei)有硅(gui)(gui)含(han)量(liang)高(gao)(gao)(gao)于(yu)2%的(de)(de)(de)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼,才能完全消除(chu)(chu)非敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。但是(shi)(shi),隨著硅(gui)(gui)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(如通常的(de)(de)(de)4%Si時),降(jiang)低了碳在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)溶(rong)度,即(ji)使(shi)采(cai)取超低碳也難以避免(mian)“敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)態晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)”。這里所講的(de)(de)(de)并(bing)不是(shi)(shi)由于(yu)貧(pin)鉻區引起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),而是(shi)(shi)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)處(chu)理(li)后(hou)因析出碳化(hua)(hua)物(wu)等造成(cheng)的(de)(de)(de)選擇(ze)性(xing)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在98%濃硝酸中(zhong),主要鈍化(hua)(hua)元(yuan)素是(shi)(shi)硅(gui)(gui)而非鉻,貧(pin)鉻理(li)論已不適用(yong)。高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼中(zhong),因添加穩定化(hua)(hua)元(yuan)素形(xing)成(cheng)G相、TiC(NbC)、鐵(tie)素體(ti)(ti)和(he)σ相時也會發(fa)生(sheng)選擇(ze)性(xing)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。在強氧化(hua)(hua)性(xing)介(jie)(jie)質(zhi)(zhi)中(zhong)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)這種(zhong)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(其機理(li)仍可進一(yi)步(bu)探討),嚴(yan)重(zhong)(zhong)阻礙了高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)推廣應用(yong)。


5.jpg


  我(wo)(wo)國(guo)(guo)于60年代末,開始(shi)發(fa)展(zhan)耐(nai)濃硝酸(suan)腐蝕用(yong)(yong)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體(ti)不銹鋼。通(tong)過(guo)查明其(qi)產(chan)生敏化態晶(jing)間腐蝕的(de)(de)原(yuan)因,采取嚴格控制(zhi)碳、磷等(甚至(zhi)達高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)純級),適當降低鉻(ge)或添(tian)(tian)加(jia)鈮(在高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中同鈦的(de)(de)作用(yong)(yong)機(ji)(ji)理(li)不同)等綜(zong)合(he)改(gai)善途徑,使(shi)之(zhi)獲得(de)了較好的(de)(de)解決(jue)。采用(yong)(yong)機(ji)(ji)械熱處理(li)(改(gai)善添(tian)(tian)加(jia)鈮的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中G相(xiang)(xiang)的(de)(de)分(fen)布)和(he)微合(he)金化方法,改(gai)善其(qi)熱加(jia)工等性(xing)(xing)能(neng),使(shi)這種鋼獲得(de)了推廣(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)。因含(han)有4%硅(gui),均具(ju)有優良的(de)(de)抗氯(lv)化物應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(31)。同時,我(wo)(wo)國(guo)(guo)于70年代初,還(huan)開始(shi)發(fa)展(zhan)專門針對耐(nai)應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(2%Si)奧氏體(ti)不銹鋼和(he)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)鎳(nie)(>20%Ni)奧氏體(ti)不銹鋼。總之(zhi),高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體(ti)不銹(耐(nai)酸(suan))鋼近(jin)20多(duo)年來發(fa)展(zhan)迅速,并日(ri)益獲得(de)推廣(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)。其(qi)鉻(ge)含(han)量較寬(kuan),在8~25%,鎳(nie)為(wei)14~25%之(zhi)間。高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)(de)硅(gui)含(han)量提高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)在98%濃硝酸(suan)中耐(nai)全(quan)面腐蝕性(xing)(xing)能(neng)(在稀硝酸(suan)中正相(xiang)(xiang)反)和(he)抗氯(lv)化物應(ying)(ying)(ying)力(li)腐蝕以及點腐蝕性(xing)(xing)能(neng)。硅(gui)含(han)量過(guo)高(gao)(gao)(gao)(gao)(gao)也(ye)不利,我(wo)(wo)國(guo)(guo)多(duo)為(wei)4%Si,應(ying)(ying)(ying)用(yong)(yong)最廣(guang)(guang)的(de)(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼。