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、不銹鋼發展史
1、 1821:法國人Berthier 進行在鋼(gang)中加鉻的(de)試(shi)驗;
2、 1897:德國人Goldschmidt開發了生產低碳(tan)含鉻合(he)金鋼的技術(shu);
3、 1904~1909:在(zai)法(fa)國和德(de)國生產了w(Cr)=13%和17%的合(he)金鋼;
4、 1913:英國人Brearly在Thomas Firth and Sons公司澆鑄(zhu)了第一塊(kuai)商業鑄(zhu)錠,鑄(zhu)件號No.1008,成分(質量分數):0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。
5、 1916:9月(yue)5日美國w(Cr)=9%~16%,w(Cr)<0.7%的鋼發布專利:專利號(hao)1,197,256。
把(ba)鉻加(jia)到鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)并揭(jie)示其(qi)耐(nai)腐蝕的(de)(de)(de)有利效應要歸功于(yu)(yu)法國人Berthier,他在(zai)1821年(nian)開發了(le)一(yi)種w(Cr)=1.5%的(de)(de)(de)合金(jin)并建議用于(yu)(yu)餐刀。然(ran)而(er)對這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)早期實驗發現:隨(sui)鉻含(han)量增加(jia)其(qi)成型性劇烈變壞(由于(yu)(yu)早期合金(jin)的(de)(de)(de)碳(tan)含(han)量很高),因而(er)直到20世(shi)紀初期開發這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)興趣(qu)仍然(ran)不(bu)大。對于(yu)(yu)耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)興趣(qu)在(zai)1900年(nian)到1915年(nian)期間又重(zhong)(zhong)新(xin)興起(qi),很多冶金(jin)學家為開發耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)而(er)獲得信貸。這(zhe)各重(zhong)(zhong)新(xin)興起(qi)開發耐(nai)蝕鋼(gang)(gang)(gang)活(huo)動的(de)(de)(de)催化劑是(shi)1897年(nian)Goldschmidt在(zai)德國開發了(le)生產低碳(tan)含(han)鉻合金(jin)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)技術。隨(sui)后不(bu)久Guillet(1904), Portevin(1909) 和Giesen(1909)等發表(biao)了(le)描述w(Cr)=13%的(de)(de)(de)馬氏體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和w(Cr)=18%的(de)(de)(de)鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)微觀組織和性能(neng)的(de)(de)(de)論文(wen)。1909年(nian)Guillet還發表(biao)了(le)一(yi)篇關(guan)于(yu)(yu)鉻-鎳鋼(gang)(gang)(gang)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)論文(wen),這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)類不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)前(qian)驅。
英國人(ren)Brearly被(bei)認為是不銹鋼的(de)(de)(de)(de)發明(ming)者(zhe),當時是為了(le)(le)研(yan)究(jiu)由w(Cr)=5%鋼制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)來(lai)復槍槍膛因內(nei)部腐蝕而(er)失效的(de)(de)(de)(de)問題(ti),通過研(yan)究(jiu)在1913年8月他(ta)鑄成(cheng)了(le)(le)成(cheng)份(質(zhi)量分數)為12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和(he)0.44%Mn的(de)(de)(de)(de)合格鑄錠。這種鋼被(bei)用來(lai)制(zhi)造(zao)了(le)(le)12個(ge)實驗槍管,雖然并(bing)沒有像所期(qi)望的(de)(de)(de)(de)那樣改進槍管的(de)(de)(de)(de)腐蝕問題(ti),但其中某些材料(liao)被(bei)用來(lai)制(zhi)造(zao)餐刀刀片(pian)而(er)開始了(le)(le)應(ying)用不銹鋼的(de)(de)(de)(de)紀元。
二、不銹(xiu)鋼的種類(lei)、化(hua)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(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)重要特性之一是耐蝕(shi)性,然而(er)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)不(bu)銹(xiu)性和耐蝕(shi)性都是相對的(de)(de),有條件的(de)(de),受(shou)到諸多因素的(de)(de)影響(xiang),包括介質種類、濃度(du)(du)、純凈度(du)(du)、流動狀(zhuang)態、使(shi)用環(huan)境的(de)(de)溫度(du)(du)、壓力等(deng),目(mu)前(qian)還(huan)沒有對任何(he)腐蝕(shi)環(huan)境都具有耐蝕(shi)性的(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。因此(ci),不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)選用應根(gen)據具體的(de)(de)使(shi)用條件加以合理(li)選擇,才能獲得良好的(de)(de)使(shi)用效果。
奧氏體(ti)不(bu)銹鋼在各(ge)種(zhong)類(lei)型不(bu)銹鋼中應用(yong)最廣泛,品種(zhong)也(ye)最多。由于奧氏體(ti)不(bu)銹鋼的鉻、鎳(nie)含量較(jiao)高(gao),因此在氧化性(xing)(xing)、中性(xing)(xing)以及弱還原性(xing)(xing)介質中均具(ju)有良好的耐蝕性(xing)(xing)。奧氏體(ti)不(bu)銹鋼的塑韌性(xing)(xing)優良,冷(leng)熱加工性(xing)(xing)能(neng)俱佳,焊(han)接(jie)性(xing)(xing)優于其它(ta)類(lei)型不(bu)銹鋼,因而廣泛應用(yong)于建筑裝飾、食品工業(ye)(ye)、醫療(liao)器械、紡織印染設備以及石(shi)油、化工 、原子(zi)能(neng)等工業(ye)(ye)領域。
鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的應(ying)用比(bi)較廣(guang)泛,其中Cr13和Cr17型鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼主要用于腐蝕(shi)(shi)(shi)環境不(bu)十分(fen)苛(ke)刻(ke)的場合,例(li)如室(shi)內裝(zhuang)飾、廚房設(she)備(bei)、家電產品、家用器具等。超低(di)碳高鉻(ge)含鉬鐵素體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼因對氯化物應(ying)力腐蝕(shi)(shi)(shi)不(bu)敏(min)感,同時具有(you)良好(hao)的耐點蝕(shi)(shi)(shi)、縫隙(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)性能,因而廣(guang)泛用于熱交(jiao)換設(she)備(bei)、耐海水設(she)備(bei)、有(you)機酸及制堿設(she)備(bei)等。
馬氏體(ti)不銹鋼(gang)應用較為(wei)普(pu)遍的(de)(de)是(shi)Cr13型馬氏體(ti)不銹鋼(gang)。為(wei)獲(huo)得或改善某些性能,添加鎳(nie)、鉬等(deng)合金元(yuan)素,形成(cheng)一些新的(de)(de)馬氏體(ti)不銹鋼(gang)。馬氏體(ti)不銹鋼(gang)主(zhu)要(yao)用于硬度、強度要(yao)求(qiu)較高(gao),耐腐蝕要(yao)求(qiu)不太高(gao)的(de)(de)場合,如量具(ju)、刀具(ju)、餐具(ju)、彈簧、軸承(cheng)、氣(qi)輪機(ji)(ji)葉片、水輪機(ji)(ji)轉輪、泵(beng)、閥等(deng)。
雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼是金相(xiang)組織(zhi)由奧氏體(ti)和鐵(tie)素體(ti)兩相(xiang)組成的不(bu)(bu)銹(xiu)鋼,而且各相(xiang)占有較大的比例。雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和鐵(tie)素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的一些(xie)特點,韌性良好(hao) 、強度較高,耐氯化物應力(li)腐蝕。適于制作海(hai)水處理設備、冷凝器,熱交(jiao)換器等,在石油(you)、化工領域應用廣泛。
沉淀硬(ying)化不銹鋼(gang)是在不銹鋼(gang)中單獨(du)或復合(he)添加硬(ying)化元素,通過適當熱(re)處理獲(huo)得高(gao)(gao)強度(du)、高(gao)(gao)韌性并(bing)具有良好(hao)腐蝕性的一類不銹鋼(gang)。通常作為(wei)耐磨、耐蝕、高(gao)(gao)強度(du)結構件,如軸、齒輪、葉片等轉(zhuan)動(dong)部(bu)件和(he)螺栓、銷子、墊圈(quan)、彈簧(huang)、閥、泵等零(ling)部(bu)件以及(ji)高(gao)(gao)強度(du)壓力(li)容器、化工處理設(she)備等。
三、不(bu)銹鋼的(de)組織特(te)點
因(yin)化學(xue)元素含量的(de)上(shang)下限和(he)熱處(chu)理狀(zhuang)態(tai)的(de)差異,從各元素對不銹鋼組織的(de)影(ying)響和(he)作用程度來看(kan),基本上(shang)有兩類元素。一類是形(xing)成或穩定奧氏體(ti)的(de)元素:碳、鎳、錳、氮和(he)銅等,其中(zhong)(zhong)碳和(he)氮作用程度最大(da)。另一類是縮小(xiao)甚至(zhi)封閉γ相區即形(xing)成鐵素體(ti)的(de)元素:鉻、硅(gui)、鉬、鈦、鈮(ni)、鉭、釩、鎢和(he)鋁等,其中(zhong)(zhong)鈮(ni)的(de)作用程度最小(xiao)。
不(bu)銹鋼的組織有以下(xia)幾(ji)種(zhong)組織類(lei)型:
1. 奧氏體(ti)不銹鋼
奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)有(you)(you)Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Mn等(deng)系列。為(wei)改(gai)善某些(xie)性(xing)能(neng),滿足特殊用途(tu)要求,在一些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)中單獨(du)或復合添加(jia)了(le)氮、鈮(ni)、銅、硅等(deng)合金元素(su)。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)通(tong)(tong)常在室(shi)溫下為(wei)純奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)組織,也有(you)(you)一些(xie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)室(shi)溫下的(de)組織為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)加(jia)少量鐵素(su)體(ti)(ti)(ti),這種少量鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)有(you)(you)助于防(fang)止熱(re)裂紋(wen)的(de)產生。奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)不(bu)(bu)能(neng)用熱(re)處理方法(fa)強化(hua)(hua),但由于這類鋼(gang)(gang)(gang)具有(you)(you)明顯的(de)冷加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua)性(xing),可通(tong)(tong)過冷變(bian)形(xing)(xing)方法(fa)提高(gao)強度。經冷變(bian)形(xing)(xing)產生的(de)加(jia)工(gong)硬(ying)化(hua)(hua),可采(cai)用固溶處理使之軟化(hua)(hua)。
2. 鐵(tie)素體不銹鋼
今(jin)年來鐵(tie)素體不銹鋼(gang)逐(zhu)漸向(xiang)低(di)(di)碳高(gao)純(chun)度(du)(du)發展,使(shi)鐵(tie)素體不銹鋼(gang)的脆(cui)化(hua)傾向(xiang)和(he)焊接性(xing)得到(dao)明顯改善。該類(lei)鋼(gang)在(zai)固溶狀態下(xia)為(wei)鐵(tie)素體組織。當鋼(gang)中w(Cr)超過16%時,仍存在(zai)加(jia)熱(re)脆(cui)化(hua)傾向(xiang)。在(zai)400~600℃溫(wen)度(du)(du)區間(jian)停留(liu)易出現475℃脆(cui)化(hua),在(zai)650~850℃溫(wen)度(du)(du)區間(jian)易引起(qi)σ相析(xi)出而導致的脆(cui)化(hua),加(jia)熱(re)至(zhi)900℃以上(shang)易造成晶粒粗化(hua),使(shi)韌性(xing)降(jiang)低(di)(di)。這(zhe)類(lei)鋼(gang)還有脆(cui)性(xing)轉變特性(xing),其脆(cui)性(xing)轉變溫(wen)度(du)(du)與鋼(gang)中碳、氮含(han)(han)量,熱(re)處(chu)理(li)時的冷卻速(su)度(du)(du)以及截面尺寸(cun)有關,碳、氮含(han)(han)量越(yue)低(di)(di),截面尺寸(cun)越(yue)小,脆(cui)性(xing)轉變溫(wen)度(du)(du)越(yue)低(di)(di)。475℃脆(cui)化(hua)和(he)σ相析(xi)出引起(qi)的脆(cui)化(hua),可(ke)通過熱(re)處(chu)理(li)方法予以消(xiao)除(chu)。采用516℃以上(shang)短時加(jia)熱(re)后空冷,可(ke)消(xiao)除(chu)475℃脆(cui)化(hua),加(jia)熱(re)到(dao)900℃以上(shang)急冷可(ke)消(xiao)除(chu)σ相脆(cui)化(hua)。
3. 馬氏體(ti)不銹鋼
馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)w(Cr)范(fan)(fan)圍在(zai)12%~18%,w(C)范(fan)(fan)圍在(zai)0.1%~1.0%,也有一(yi)(yi)些含(han)碳量更低(di)的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),如0Cr13Ni5Mo等。馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)加熱時可(ke)形成(cheng)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti),一(yi)(yi)般(ban)在(zai)油或空氣中冷卻(que)即可(ke)得(de)到馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組織,含(han)碳量較(jiao)低(di)的(de)馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)淬火(huo)(huo)(huo)狀態的(de)組織為板(ban)條馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)加少量鐵素體(ti)(ti)(ti),如1Cr13、1Cr17Ni2、0Cr16Ni5Mo等。當w(C)超過0.3%時,正常(chang)淬火(huo)(huo)(huo)溫度加熱時碳化物(wu)不(bu)(bu)(bu)能完全固溶(rong),淬火(huo)(huo)(huo)后的(de)組織為馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)加碳化物(wu)。
馬氏體(ti)不銹鋼(gang)可以(yi)達到(dao)很寬(kuan)的強度(du)范圍,屈(qu)服強度(du)可以(yi)從退火(huo)(huo)狀態下(xia)的275MPa到(dao)淬(cui)火(huo)(huo)+回火(huo)(huo)狀態下(xia)的1900MPa。對于大多數的工程應用(yong),淬(cui)火(huo)(huo)后的鋼(gang)一(yi)般要進行回火(huo)(huo),以(yi)得到(dao)所需的韌性(xing)和塑(su)性(xing)。
4. 鐵素體-奧(ao)氏體雙相不銹鋼
鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)-奧氏體(ti)(ti)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼室溫下(xia)的組(zu)織為鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)加奧氏體(ti)(ti),通常鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)的體(ti)(ti)積分數不(bu)(bu)低(di)于50%。雙相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼與奧氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比,具有(you)較(jiao)低(di)的熱裂傾(qing)向,而與鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相(xiang)比,則(ze)具有(you)較(jiao)低(di)的加熱脆化傾(qing)向,其焊接(jie)熱影響區鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)的粗化程度也較(jiao)低(di)。但這類鋼仍然存在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼的各種加熱脆性(xing)傾(qing)向。
5. 沉(chen)淀硬化(hua)不銹(xiu)鋼(gang)
沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)包括(kuo)馬氏體沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)、半奧(ao)氏體沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)和奧(ao)氏體沉(chen)淀(dian)硬化不(bu)(bu)銹鋼(gang)。由于這類鋼(gang)中(zhong)含有較(jiao)多硬化元素,比普通奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)的焊接性差。
四、不銹鋼的物理性能(neng)(neng)和力(li)學性能(neng)(neng)
1. 不(bu)銹鋼(gang)物理(li)性(xing)能
奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)比電阻可(ke)達碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)5倍,線膨脹系數(shu)比碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)約大(da)50%,而(er)馬(ma)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和(he)鐵素體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)線膨脹系數(shu)大(da)體(ti)上和(he)碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)相等。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)熱(re)(re)導率為碳(tan)鋼(gang)的(de)(de)1/2左右。奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)通常是非磁性的(de)(de)。鉻當量和(he)鎳當量較低的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)在冷加(jia)工變(bian)(bian)形較大(da)的(de)(de)情況下,會產(chan)生(sheng)形變(bian)(bian)誘導馬(ma)氏(shi)體(ti),從而(er)產(chan)生(sheng)磁性。用(yong)熱(re)(re)處理方法(fa)可(ke)消除這種馬(ma)氏(shi)體(ti)和(he)磁性。
2. 不銹鋼的力學性能
馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)在(zai)(zai)退(tui)火狀態下,硬(ying)(ying)度最低(di),可淬火硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua),正常(chang)使用(yong)時的(de)(de)回(hui)火狀態的(de)(de)硬(ying)(ying)度又稍(shao)有(you)下降(jiang)。鐵(tie)素體(ti)鋼(gang)的(de)(de)特(te)點是常(chang)溫(wen)(wen)沖(chong)擊韌性(xing)低(di)。當(dang)高(gao)溫(wen)(wen)長時間加熱(re)時,力學性(xing)能將進一步惡化(hua)(hua)(hua),可能導致475℃脆(cui)化(hua)(hua)(hua)、σ脆(cui)性(xing)或晶(jing)粒粗大(da)等。奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)常(chang)溫(wen)(wen)具(ju)有(you)低(di)的(de)(de)屈強比(bi)(40%~50%),伸長率、斷(duan)面收(shou)縮率和(he)沖(chong)擊吸收(shou)功(gong)均很(hen)(hen)高(gao)并具(ju)有(you)高(gao)的(de)(de)冷(leng)加工硬(ying)(ying)化(hua)(hua)(hua)性(xing)。某些奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)經(jing)高(gao)溫(wen)(wen)加熱(re)后,會產生σ相和(he)晶(jing)界析出碳化(hua)(hua)(hua)鉻引起的(de)(de)脆(cui)化(hua)(hua)(hua)現象。在(zai)(zai)低(di)溫(wen)(wen)下,鐵(tie)素體(ti)和(he)馬氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)(de)夏(xia)比(bi)沖(chong)擊吸收(shou)功(gong)均很(hen)(hen)低(di),而奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang)則有(you)良好的(de)(de)低(di)溫(wen)(wen)韌性(xing)。對含有(you)百分之幾鐵(tie)素體(ti)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)不銹鋼(gang),則應(ying)注意低(di)溫(wen)(wen)下塑性(xing)和(he)韌性(xing)降(jiang)低(di)的(de)(de)問題。
五、不銹鋼的(de)耐(nai)腐蝕性能(neng)
金屬受介質的(de)(de)化學及電化學作用而(er)破壞的(de)(de)現象稱為腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),不銹鋼的(de)(de)主要(yao)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)形(xing)式有均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)(表(biao)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi))和局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi),局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)包(bao)括晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)、縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)和應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)等。據(ju)統計,在不銹鋼腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)破壞事故(gu)中,由(you)均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)引(yin)(yin)起(qi)的(de)(de)僅占約10%,而(er)由(you)局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)引(yin)(yin)起(qi)的(de)(de)則高達90%以上,由(you)此(ci)可見,局部腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)是相當嚴重的(de)(de)。
1. 均(jun)勻腐蝕
均勻(yun)腐(fu)蝕(shi)是(shi)指接觸的(de)金屬表面(mian)全部(bu)產生(sheng)腐(fu)蝕(shi)的(de)現象(xiang)。檢查方法(fa)多半使用失(shi)重法(fa)。
2. 局部腐蝕
①. 晶間腐蝕(shi)
在腐(fu)(fu)(fu)蝕介(jie)質作用下,起源(yuan)于(yu)金屬(shu)表(biao)面沿晶(jing)界深入金屬(shu)內部的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕稱為晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕。它是一(yi)種局部性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕。晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕導致(zhi)晶(jing)粒間(jian)的(de)(de)結合(he)力喪(sang)失(shi),材料強度幾乎消(xiao)失(shi),是一(yi)種很值得重(zhong)視的(de)(de)危險的(de)(de)腐(fu)(fu)(fu)蝕現象(xiang)。導致(zhi)奧(ao)氏體不銹鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)原(yuan)因很多,概括有以(yi)下幾種:
a.碳化鉻析出引起的(de)晶間腐蝕
b.σ相析出引起的(de)晶間腐蝕
c.晶界吸附引起的晶間腐蝕
d.穩(wen)定元素高溫溶解(jie)引起的(de)晶間腐蝕(shi)
②. 點(dian)蝕及(ji)縫(feng)隙腐蝕
點蝕(shi)及縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的共同(tong)機理是腐(fu)蝕(shi)區間(jian)產生“閉塞電(dian)池腐(fu)蝕(shi)”作用所致,但各自的具體原因不相同(tong)。
點蝕(shi)(shi)是指在金屬材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)產生(sheng)的尺寸(cun)約小于1.0mm的穿孔性(xing)或蝕(shi)(shi)坑(keng)性(xing)的宏(hong)觀(guan)腐(fu)蝕(shi)(shi)。點蝕(shi)(shi)的形成主要(yao)是由于材(cai)料(liao)表(biao)面(mian)鈍化膜(mo)的局(ju)部破(po)壞所(suo)引起的。
縫(feng)隙腐蝕是金屬(shu)構件(jian)縫(feng)隙處發生的(de)斑(ban)點(dian)狀或潰(kui)瘍形(xing)宏觀(guan)蝕坑。它是以腐蝕部位的(de)特(te)征命名(ming)的(de)。和點(dian)蝕形(xing)成(cheng)機理(li)有差異之(zhi)點(dian)在(zai)于縫(feng)隙腐蝕主要是由介(jie)質(zhi)的(de)電化學(xue)不均勻性引起的(de)。因此(ci),改(gai)善運行條件(jian)、改(gai)變介(jie)質(zhi)成(cheng)分和結構形(xing)式是防止縫(feng)隙腐蝕的(de)重要措施。
③. 應力腐蝕(shi)斷裂(SCC)
應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕是指在靜拉伸應(ying)力(li)與(yu)電化學介(jie)質共同作(zuo)用下,因陽(yang)極溶解過程引起的斷裂。在應(ying)力(li)與(yu)腐(fu)(fu)蝕介(jie)質共同作(zuo)用下有三種不同類型的局部腐(fu)(fu)蝕——應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕、氫脆和腐(fu)(fu)蝕疲(pi)勞(lao)。