不銹鋼(gang)是指主加元素鉻含量能使鋼處于鈍化狀態,又具有不銹特性的鋼。為此,不銹鋼w(Cr)應高于12%(不銹鋼是一類以Fe-Cr、Fe-Cr-C、Fe-Cr-Ni為合金系的高合金鋼,作為此類的鋼必須含有質量分數不低于10.5%的鉻,含有這個最低鉻含量的鋼在其表面可以形成一個惰性氧化物層,這個惰性氧化物層可以保護內層的金屬在不含腐蝕介質的空氣中不被氧化和腐蝕。某些鉻的質量分數低于11%的鋼,比如用于電站的w(Cr)=9%鉻的合金鋼有時也被劃為不銹鋼,同時也要指出某些w(Cr)=12%的鋼,甚至更高鉻含量的鋼,暴露在空氣中也會生銹。這是因為某些鉻被結合成碳化物或其他化合物而降低了母材中的鉻含量,使其低于形成連續氧化物保護層所必須的鉻含量水平,如25%Cr-4%C)。此時,鋼的表面能迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使鋼的電極電位和在氧化性介質中的耐蝕性發生突變性提高。在非氧化介質(HCl、H2SO4)中,鉻的作用并不明顯,除了鉻外,不銹鋼中還須加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等其它元素。通常所說的不銹鋼實際是不銹鋼和耐酸鋼的總稱,不銹鋼一般泛指在大氣、水等弱酸、堿、鹽等強腐蝕介質中耐蝕的鋼。兩者在化學成分上的共同特點是w(Cr)均在12%以上,但由于合金化的差異,不銹鋼并不一定耐酸,而耐酸鋼一般具有良好的不銹鋼性能。
一、不銹鋼發(fa)展史
1、 1821:法國人Berthier 進行在鋼中加鉻的試(shi)驗;
2、 1897:德國人Goldschmidt開發了(le)生產低碳含鉻(ge)合金鋼的技(ji)術;
3、 1904~1909:在法(fa)國和德國生產了w(Cr)=13%和17%的合金鋼(gang);
4、 1913:英國人Brearly在Thomas Firth and Sons公司(si)澆(jiao)鑄了第一塊商(shang)業鑄錠,鑄件號No.1008,成分(質(zhi)量分數):0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。
5、 1916:9月5日美國w(Cr)=9%~16%,w(Cr)<0.7%的(de)鋼發布專(zhuan)(zhuan)利(li):專(zhuan)(zhuan)利(li)號(hao)1,197,256。
把鉻加到鋼(gang)中并(bing)揭示其(qi)耐(nai)(nai)腐蝕的(de)(de)(de)(de)(de)有利(li)效應要(yao)歸功于(yu)法國人Berthier,他(ta)在(zai)(zai)1821年(nian)(nian)開(kai)發(fa)(fa)(fa)了一(yi)種w(Cr)=1.5%的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金并(bing)建(jian)議用于(yu)餐刀。然(ran)而對(dui)這種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)早期(qi)(qi)(qi)實(shi)驗發(fa)(fa)(fa)現:隨(sui)鉻含(han)量增加其(qi)成型性(xing)劇(ju)烈(lie)變壞(由于(yu)早期(qi)(qi)(qi)合(he)金的(de)(de)(de)(de)(de)碳含(han)量很高),因而直到20世紀初期(qi)(qi)(qi)開(kai)發(fa)(fa)(fa)這種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)興(xing)(xing)趣仍然(ran)不(bu)(bu)大。對(dui)于(yu)耐(nai)(nai)蝕鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)興(xing)(xing)趣在(zai)(zai)1900年(nian)(nian)到1915年(nian)(nian)期(qi)(qi)(qi)間又重(zhong)新興(xing)(xing)起(qi),很多(duo)冶金學家為開(kai)發(fa)(fa)(fa)耐(nai)(nai)蝕鋼(gang)而獲(huo)得信(xin)貸。這各(ge)重(zhong)新興(xing)(xing)起(qi)開(kai)發(fa)(fa)(fa)耐(nai)(nai)蝕鋼(gang)活動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)催化劑是1897年(nian)(nian)Goldschmidt在(zai)(zai)德國開(kai)發(fa)(fa)(fa)了生產低(di)碳含(han)鉻合(he)金鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)技術。隨(sui)后不(bu)(bu)久(jiu)Guillet(1904), Portevin(1909) 和(he)Giesen(1909)等發(fa)(fa)(fa)表了描(miao)述w(Cr)=13%的(de)(de)(de)(de)(de)馬(ma)氏(shi)體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)w(Cr)=18%的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀組織和(he)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen)。1909年(nian)(nian)Guillet還發(fa)(fa)(fa)表了一(yi)篇(pian)關于(yu)鉻-鎳鋼(gang)研究的(de)(de)(de)(de)(de)論文(wen),這種鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體類(lei)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)前(qian)驅。
英(ying)國人Brearly被(bei)認為是(shi)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)發明者(zhe),當時是(shi)為了(le)研(yan)究由(you)w(Cr)=5%鋼(gang)(gang)制作(zuo)的(de)(de)來(lai)(lai)復槍槍膛因內部(bu)腐(fu)蝕(shi)而失效的(de)(de)問題(ti),通過研(yan)究在1913年8月他鑄成了(le)成份(fen)(質(zhi)量分數)為12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和0.44%Mn的(de)(de)合格鑄錠(ding)。這種鋼(gang)(gang)被(bei)用(yong)來(lai)(lai)制造(zao)了(le)12個實驗(yan)槍管,雖然并沒有像所(suo)期望(wang)的(de)(de)那樣(yang)改(gai)進槍管的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)問題(ti),但(dan)其中某些材料被(bei)用(yong)來(lai)(lai)制造(zao)餐刀刀片而開始了(le)應用(yong)不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)紀元。
二、不銹鋼(gang)的種類、化學成分及其用途
不銹鋼按照組織類型,可分為五類,即鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、奧氏體不銹鋼、雙相不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼。
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)重要特性之一(yi)是耐蝕(shi)性,然而不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)不銹(xiu)性和耐蝕(shi)性都(dou)是相對(dui)的(de)(de)(de),有(you)(you)條(tiao)件(jian)的(de)(de)(de),受到諸多(duo)因(yin)(yin)素的(de)(de)(de)影響,包括介質種類、濃度、純凈(jing)度、流動狀態、使(shi)用(yong)(yong)環境的(de)(de)(de)溫(wen)度、壓(ya)力(li)等,目前還沒有(you)(you)對(dui)任何腐蝕(shi)環境都(dou)具(ju)有(you)(you)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)。因(yin)(yin)此,不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)選用(yong)(yong)應根據具(ju)體(ti)的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)條(tiao)件(jian)加以合理選擇,才(cai)能獲(huo)得良好的(de)(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)效果。
奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)在(zai)各種類(lei)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中(zhong)應(ying)(ying)用最廣泛,品(pin)種也最多(duo)。由于(yu)(yu)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)鉻、鎳含(han)量較高,因此(ci)在(zai)氧化性、中(zhong)性以(yi)及(ji)弱(ruo)還原性介質中(zhong)均(jun)具(ju)有良(liang)好的(de)耐蝕性。奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)塑韌性優(you)(you)良(liang),冷(leng)熱加工(gong)性能俱佳,焊接性優(you)(you)于(yu)(yu)其(qi)它類(lei)型(xing)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),因而廣泛應(ying)(ying)用于(yu)(yu)建(jian)筑裝飾、食品(pin)工(gong)業(ye)、醫療(liao)器械、紡織印染設(she)備以(yi)及(ji)石油(you)、化工(gong) 、原子能等工(gong)業(ye)領域。
鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)應(ying)用(yong)比較廣(guang)泛(fan)(fan),其(qi)中Cr13和Cr17型鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)主要用(yong)于腐蝕(shi)環境不(bu)十分苛刻的(de)場合,例(li)如(ru)室內(nei)裝(zhuang)飾、廚房(fang)設備(bei)(bei)、家(jia)電產品、家(jia)用(yong)器(qi)具等。超低碳高鉻(ge)含鉬(mu)鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)因對氯化(hua)物應(ying)力腐蝕(shi)不(bu)敏感,同(tong)時具有(you)良好(hao)的(de)耐點蝕(shi)、縫隙腐蝕(shi)性能(neng),因而廣(guang)泛(fan)(fan)用(yong)于熱(re)交換設備(bei)(bei)、耐海水設備(bei)(bei)、有(you)機酸及制堿(jian)設備(bei)(bei)等。
馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)應用較(jiao)為普遍的(de)是Cr13型馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。為獲得(de)或改善某些(xie)性能,添加鎳、鉬等合金(jin)元(yuan)素,形成一些(xie)新的(de)馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)。馬氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)主要(yao)用于(yu)硬度(du)、強度(du)要(yao)求較(jiao)高,耐腐蝕(shi)要(yao)求不(bu)太高的(de)場(chang)合,如量具、刀具、餐具、彈(dan)簧、軸承、氣(qi)輪機(ji)葉片、水(shui)輪機(ji)轉輪、泵、閥等。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼是金(jin)相(xiang)組織(zhi)由奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)和鐵素(su)體(ti)(ti)兩相(xiang)組成的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼,而(er)且各相(xiang)占有(you)較大的(de)比例。雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有(you)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼和鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)一些(xie)特點,韌性良好 、強度較高(gao),耐(nai)氯化物(wu)應力腐蝕。適于制作(zuo)海水處理設(she)備、冷凝器,熱交換器等(deng),在石油、化工領(ling)域應用廣(guang)泛(fan)。
沉淀硬化(hua)不銹鋼是在不銹鋼中單獨或(huo)復合添加硬化(hua)元素,通過適當熱處理獲得高(gao)強(qiang)(qiang)度、高(gao)韌性(xing)并具(ju)有良好腐蝕性(xing)的(de)一(yi)類(lei)不銹鋼。通常(chang)作為耐磨(mo)、耐蝕、高(gao)強(qiang)(qiang)度結構件,如(ru)軸(zhou)、齒輪、葉(xie)片等(deng)轉動部(bu)件和(he)螺栓、銷子、墊圈、彈簧、閥(fa)、泵等(deng)零(ling)部(bu)件以及(ji)高(gao)強(qiang)(qiang)度壓力容器、化(hua)工處理設備等(deng)。
三、不銹鋼的組織特點
因化學元(yuan)(yuan)素(su)(su)含量(liang)的上(shang)下限和熱處理狀態(tai)的差異,從各(ge)元(yuan)(yuan)素(su)(su)對不銹鋼組織的影響和作用程度(du)來看,基本上(shang)有兩類元(yuan)(yuan)素(su)(su)。一類是形(xing)成或穩定奧(ao)氏體(ti)的元(yuan)(yuan)素(su)(su):碳(tan)、鎳(nie)、錳、氮和銅等,其(qi)中(zhong)碳(tan)和氮作用程度(du)最大。另一類是縮小(xiao)甚(shen)至封閉γ相(xiang)區即(ji)形(xing)成鐵素(su)(su)體(ti)的元(yuan)(yuan)素(su)(su):鉻(ge)、硅、鉬、鈦、鈮、鉭、釩、鎢和鋁等,其(qi)中(zhong)鈮的作用程度(du)最小(xiao)。
不銹鋼的組(zu)織有以下幾種組(zu)織類型:
1. 奧(ao)氏體不銹鋼
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)有Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等(deng)系列。為改(gai)善某些性能(neng),滿(man)足(zu)特殊(shu)用(yong)途要求,在一些鋼(gang)(gang)中單獨或復合(he)添加了氮、鈮、銅、硅等(deng)合(he)金(jin)元素(su)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)通(tong)常在室溫(wen)下(xia)為純奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織(zhi),也有一些奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)室溫(wen)下(xia)的組(zu)織(zhi)為奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)加少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti),這種少(shao)量鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)有助(zhu)于防止熱(re)裂紋的產(chan)生(sheng)。奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)不(bu)(bu)能(neng)用(yong)熱(re)處理方法強化(hua)(hua),但由(you)于這類(lei)鋼(gang)(gang)具(ju)有明顯(xian)的冷加工硬(ying)(ying)化(hua)(hua)性,可通(tong)過(guo)冷變(bian)形(xing)方法提(ti)高強度。經冷變(bian)形(xing)產(chan)生(sheng)的加工硬(ying)(ying)化(hua)(hua),可采用(yong)固溶(rong)處理使之軟(ruan)化(hua)(hua)。
2. 鐵(tie)素體不(bu)銹鋼
今年(nian)來鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)逐漸向低碳高純度(du)發展,使鐵(tie)素體(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)脆(cui)化傾向和(he)焊(han)接性得到(dao)明顯改善(shan)。該類(lei)鋼(gang)在固(gu)溶狀態下為鐵(tie)素體(ti)(ti)組織。當鋼(gang)中w(Cr)超過16%時,仍存在加(jia)熱脆(cui)化傾向。在400~600℃溫度(du)區間(jian)停留(liu)易(yi)出(chu)現475℃脆(cui)化,在650~850℃溫度(du)區間(jian)易(yi)引(yin)起σ相析出(chu)而導致的(de)(de)脆(cui)化,加(jia)熱至900℃以(yi)上易(yi)造成晶粒(li)粗化,使韌性降(jiang)低。這類(lei)鋼(gang)還有脆(cui)性轉變特性,其脆(cui)性轉變溫度(du)與鋼(gang)中碳、氮含(han)量(liang),熱處理時的(de)(de)冷卻速度(du)以(yi)及截面尺寸有關,碳、氮含(han)量(liang)越低,截面尺寸越小,脆(cui)性轉變溫度(du)越低。475℃脆(cui)化和(he)σ相析出(chu)引(yin)起的(de)(de)脆(cui)化,可(ke)通過熱處理方法予以(yi)消(xiao)除(chu)。采用(yong)516℃以(yi)上短時加(jia)熱后(hou)空冷,可(ke)消(xiao)除(chu)475℃脆(cui)化,加(jia)熱到(dao)900℃以(yi)上急冷可(ke)消(xiao)除(chu)σ相脆(cui)化。
3. 馬氏(shi)體不銹鋼
馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)w(Cr)范(fan)圍(wei)在(zai)(zai)12%~18%,w(C)范(fan)圍(wei)在(zai)(zai)0.1%~1.0%,也有(you)一(yi)些含(han)碳(tan)量更低(di)的馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),如0Cr13Ni5Mo等(deng)。馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)加熱(re)時可(ke)形成奧氏(shi)體(ti),一(yi)般在(zai)(zai)油或空氣中(zhong)冷卻即可(ke)得到馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)組(zu)織,含(han)碳(tan)量較(jiao)低(di)的馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)淬(cui)火狀態的組(zu)織為板條(tiao)馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)加少量鐵素體(ti),如1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等(deng)。當w(C)超(chao)過0.3%時,正常淬(cui)火溫(wen)度加熱(re)時碳(tan)化物不(bu)能(neng)完全固(gu)溶(rong),淬(cui)火后的組(zu)織為馬(ma)(ma)(ma)(ma)氏(shi)體(ti)加碳(tan)化物。
馬氏(shi)體不銹鋼可(ke)(ke)以達到很寬的強度(du)范圍,屈(qu)服強度(du)可(ke)(ke)以從退火(huo)(huo)狀態下的275MPa到淬(cui)火(huo)(huo)+回(hui)火(huo)(huo)狀態下的1900MPa。對于(yu)大多數的工程應用,淬(cui)火(huo)(huo)后的鋼一般要進行回(hui)火(huo)(huo),以得到所需的韌性和塑性。
4. 鐵素體-奧氏體雙相不(bu)銹鋼(gang)
鐵(tie)素體(ti)(ti)-奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)室溫下的(de)組織為鐵(tie)素體(ti)(ti)加奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti),通常鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)體(ti)(ti)積分數不低(di)于50%。雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang)與(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi),具有較低(di)的(de)熱(re)裂傾向,而與(yu)鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi),則(ze)具有較低(di)的(de)加熱(re)脆(cui)化傾向,其焊接熱(re)影響(xiang)區(qu)鐵(tie)素體(ti)(ti)的(de)粗化程度(du)也較低(di)。但這類鋼(gang)(gang)仍然存在(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)各(ge)種加熱(re)脆(cui)性(xing)傾向。
5. 沉淀硬化不銹鋼
沉淀(dian)(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼包(bao)括馬氏(shi)體沉淀(dian)(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼、半(ban)奧氏(shi)體沉淀(dian)(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼和(he)奧氏(shi)體沉淀(dian)(dian)硬化(hua)(hua)不(bu)銹(xiu)鋼。由于這類鋼中含有較多硬化(hua)(hua)元(yuan)素,比普通奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼的焊接性差。
四(si)、不(bu)銹鋼的物理性能和(he)力學性能
1. 不(bu)銹鋼物(wu)理性能(neng)
奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)比電阻可(ke)達碳鋼(gang)的(de)5倍,線膨(peng)(peng)脹系數比碳鋼(gang)的(de)約大50%,而馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)(he)(he)鐵素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)線膨(peng)(peng)脹系數大體(ti)(ti)上和(he)(he)(he)碳鋼(gang)的(de)相(xiang)等。奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)熱導(dao)率為碳鋼(gang)的(de)1/2左右。奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)通常是非磁(ci)性的(de)。鉻當量和(he)(he)(he)鎳(nie)當量較低的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在冷加工變(bian)形(xing)較大的(de)情況下,會(hui)產生(sheng)形(xing)變(bian)誘導(dao)馬氏體(ti)(ti),從而產生(sheng)磁(ci)性。用熱處理方法可(ke)消除這種馬氏體(ti)(ti)和(he)(he)(he)磁(ci)性。
2. 不(bu)銹鋼(gang)的力學性能
馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)退火(huo)狀態下,硬(ying)度(du)(du)最低(di),可(ke)淬火(huo)硬(ying)化(hua),正常使用(yong)時(shi)(shi)的(de)(de)回火(huo)狀態的(de)(de)硬(ying)度(du)(du)又稍有(you)(you)下降。鐵素體(ti)(ti)鋼(gang)(gang)的(de)(de)特點是常溫沖擊(ji)韌性(xing)(xing)低(di)。當(dang)高(gao)(gao)(gao)溫長時(shi)(shi)間加(jia)(jia)熱時(shi)(shi),力學性(xing)(xing)能將(jiang)進一(yi)步惡化(hua),可(ke)能導致475℃脆化(hua)、σ脆性(xing)(xing)或晶粒(li)粗大等。奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)常溫具有(you)(you)低(di)的(de)(de)屈強比(40%~50%),伸長率、斷面收縮(suo)率和沖擊(ji)吸(xi)收功均很高(gao)(gao)(gao)并具有(you)(you)高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)冷加(jia)(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)性(xing)(xing)。某些奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)經高(gao)(gao)(gao)溫加(jia)(jia)熱后,會產生σ相和晶界析出碳化(hua)鉻引起的(de)(de)脆化(hua)現(xian)象。在(zai)(zai)低(di)溫下,鐵素體(ti)(ti)和馬(ma)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)夏(xia)比沖擊(ji)吸(xi)收功均很低(di),而(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)則有(you)(you)良好的(de)(de)低(di)溫韌性(xing)(xing)。對含有(you)(you)百(bai)分之幾鐵素體(ti)(ti)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),則應注意低(di)溫下塑性(xing)(xing)和韌性(xing)(xing)降低(di)的(de)(de)問題。
五、不銹鋼(gang)的耐腐蝕性(xing)能
金屬受介質的(de)化(hua)學(xue)及電(dian)化(hua)學(xue)作用而破壞的(de)現象稱為腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),不(bu)銹鋼(gang)的(de)主要(yao)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)形式有均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(表面腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi))和局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)包括晶間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、點腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和應力腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)等(deng)。據(ju)統計,在不(bu)銹鋼(gang)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)破壞事故中(zhong),由均(jun)勻腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)引(yin)起(qi)的(de)僅(jin)占約10%,而由局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)引(yin)起(qi)的(de)則(ze)高達90%以上,由此可見,局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)是相當嚴重(zhong)的(de)。
1. 均勻腐(fu)蝕
均勻(yun)腐蝕是指(zhi)接觸的金屬表面全部產(chan)生腐蝕的現象。檢查方(fang)法多半使用失重法。
2. 局部腐蝕(shi)
①. 晶間腐蝕
在(zai)腐(fu)(fu)蝕(shi)介質作(zuo)用(yong)下,起源于金(jin)屬表面(mian)沿晶(jing)(jing)界深(shen)入金(jin)屬內部(bu)的腐(fu)(fu)蝕(shi)稱為晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。它是一(yi)種局部(bu)性腐(fu)(fu)蝕(shi)。晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)導致晶(jing)(jing)粒間(jian)的結合力喪(sang)失,材料強度幾乎消失,是一(yi)種很(hen)值(zhi)得(de)重視的危險的腐(fu)(fu)蝕(shi)現(xian)象。導致奧氏體不銹鋼晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)的原(yuan)因(yin)很(hen)多,概括有以下幾種:
a.碳化鉻(ge)析(xi)出引起(qi)的晶間(jian)腐蝕(shi)
b.σ相析出引起的(de)晶間腐蝕(shi)
c.晶(jing)界吸附引起的晶(jing)間腐蝕
d.穩定元素高溫(wen)溶解引(yin)起的晶間(jian)腐蝕
②. 點蝕及縫隙腐(fu)蝕
點(dian)蝕(shi)(shi)及縫隙腐蝕(shi)(shi)的共同(tong)機理是腐蝕(shi)(shi)區間產生“閉塞電池(chi)腐蝕(shi)(shi)”作(zuo)用(yong)所致,但各自的具體原(yuan)因不(bu)相(xiang)同(tong)。
點蝕(shi)是指在金屬材料(liao)表面(mian)產(chan)生的尺(chi)寸約(yue)小于1.0mm的穿孔性或蝕(shi)坑性的宏觀腐(fu)蝕(shi)。點蝕(shi)的形成主要是由于材料(liao)表面(mian)鈍(dun)化膜的局部破壞所引起的。
縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕是(shi)金屬構(gou)件縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)處發生的(de)斑點(dian)狀(zhuang)或(huo)潰瘍形(xing)宏觀(guan)蝕坑。它(ta)是(shi)以腐蝕部位的(de)特征(zheng)命名的(de)。和(he)點(dian)蝕形(xing)成(cheng)機理有差異之(zhi)點(dian)在(zai)于縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕主要是(shi)由介(jie)質的(de)電化(hua)學不均勻性引起的(de)。因此,改善運行條(tiao)件、改變介(jie)質成(cheng)分和(he)結構(gou)形(xing)式是(shi)防止縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕的(de)重要措施。
③. 應力腐蝕(shi)斷裂(SCC)
應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)是指在(zai)靜拉伸(shen)應(ying)力(li)(li)與(yu)電化學介質(zhi)共(gong)同作(zuo)用下(xia),因陽極溶解(jie)過程(cheng)引起的斷(duan)裂。在(zai)應(ying)力(li)(li)與(yu)腐(fu)蝕(shi)介質(zhi)共(gong)同作(zuo)用下(xia)有(you)三種不同類(lei)型的局部腐(fu)蝕(shi)——應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕(shi)、氫脆和腐(fu)蝕(shi)疲(pi)勞。