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化學(xué)元素成分對不銹鋼耐腐蝕性的影響
發(fā)布者:不銹鋼管廠(chǎng)(www.freedatinginperth.com) 發(fā)布時(shí)間:2021/6/15 閱讀:4448

  要提高不銹鋼的耐腐蝕性,首先要注意的是不銹鋼的化學(xué)成分和組織,這是引起電化學(xué)腐蝕的內在原因,而腐蝕介質(zhì)、溫度等是外因;尤其是鋼的化學(xué)成分,決定著(zhù)電極電位差的大小和腐蝕電流的大小。


 鉻是不銹鋼都含有的元素,鉻是鐵素體形成元素。鉻的主要作用是耐腐蝕。從圖1-3中可以看出在鋼中添加鉻對腐蝕性的影響。當金屬中鉻含量達到12%時(shí),在大氣環(huán)境下或在氧化性介質(zhì)中鉻可以自發(fā)形成一種穩定的、透明的、極薄的鈍化膜來(lái)阻止腐蝕,使金屬基本上不會(huì )生銹。較高的合金含量可通過(guò)強化薄膜和快速自我修復薄膜來(lái)提高抗腐蝕性。不銹鋼的鉻含量上限為30%.在氧化膜中,鉻與鐵的比例可以有很大的變動(dòng),鉻最高可達到鐵的9倍。這種富鉻的氧化膜具有尖晶石點(diǎn)陣,在許多介質(zhì)中都有很高的穩定性。當鋼中鉻含量低于10%時(shí),鈍化膜中不存在鉻的氧化物。


 不銹鋼所以耐腐蝕,主要是由于其表面有厚10埃以上的富集的鉻的氧化物薄膜。這層富集的鉻的氧化物薄膜,將其金屬與外部環(huán)境的聯(lián)系隔斷,達到防腐蝕的目的。這層氧化膜厚度一般在20~30埃之間,成分為Cr2O3,極其致密,與一般化學(xué)品不發(fā)生反應,氧和腐蝕物質(zhì)無(wú)法通過(guò)這層氧化膜腐蝕內部基體。


 鎳是奧氏體的穩定元素,鎳可將奧氏體使用范圍擴大到低溫區從圖1-4可以看出鎳的作用。在圖1-4中,斜線(xiàn)以上所示溫度下奧氏體是穩定的;在這條線(xiàn)以下,鐵素體和馬氏體都具有穩定的晶體結構。鎳可提高韌性和延展性,使之更易于加工、制造和焊接,增強抗酸的腐蝕能力,保持鈍化膜的能力及在腐蝕介質(zhì)中的抗蝕能力。


  在不銹鋼中加入鎳時(shí),耐腐蝕性有所改善。鎳較難氧化,故氧化膜中鎳含量較少;氧化膜下富集了鎳,可增加氧化膜的穩定性,尤其是在非氧化性的硫酸中更為顯著(zhù)。將鎳加入鉻不銹鋼中就會(huì )提高其在硫酸、醋酸、草酸及中性鹽(特別是硫酸鹽)中的耐腐蝕性。


  錳類(lèi)似于鎳,當添加錳或用錳替代鎳時(shí),都會(huì )提高不銹鋼的強度。在鉻不銹鋼中加入錳(在Cr≥17%的情況下),對鋼的耐蝕性沒(méi)有多大的影響。但錳可以大大提高鉻不銹鋼在有機酸(如醋酸、甲酸、乙醇酸)中的耐腐蝕性,促使鉻不銹鋼達到鈍化狀態(tài),在這方面錳的作用比鎳的用更明顯。


  鉬可提高鈍化膜的強度,增強耐局部腐蝕性,如耐點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕,特別是在鹵鹽或海水中有氯離子的情況下。鉬也可提高對氯化物應力腐蝕斷裂的抵抗能力。利用固溶強化的方法,鉬可提高奧氏體不銹鋼的高溫強度和馬氏體不銹鋼的抗回火能力。


  鉬能提高不銹鋼的鈍化能力,擴大不銹鋼的鈍化介質(zhì)范圍。如在熱硫酸、稀鹽酸、磷酸及有機酸中,含鉬的不銹鋼都有滿(mǎn)意的使用效果。不銹鋼中加入鉬,可以形成含鉬的氧化膜。這種含鉬的氧化膜具有更高的穩定性,在許多強腐蝕介質(zhì)中都不易溶解。它還可以防止鹵族元素離子(特別是氯離子)對氧化膜的破壞。因為氯離子半徑很小,可以穿透不夠致密的氧化膜,與鋼起作用,生成可溶的腐蝕產(chǎn)物,在局部區域形成點(diǎn)腐蝕。含鉬的氧化膜對氯離子有足夠的穩定性。


  氮是穩定奧氏體的元素,可提高鋼的強度,在奧氏體及雙相不銹鋼中可增強耐點(diǎn)蝕及縫隙腐蝕的能力,并減少金屬間相(σ)在高溫或焊接時(shí)析出的機會(huì )。


  金屬間相是指由鋼中的兩種或兩種以上的金屬元素構成的金屬間化合物,也簡(jiǎn)稱(chēng)為中間相。廣義地講,凡以元素周期表中過(guò)渡族元素(錳、鐵、鈷和鎳等)為基體,含有A副族元素(鈦、釩和鉻等)的合金系在適合生成的條件下都能形成一系列金屬間相。


  鈦、鈮能優(yōu)先與碳和氮結合形成碳化物和氮化物,改善高溫強度性能并阻止鉻的碳化物的形成,防止晶間腐蝕。鈮還可提高高溫蠕變斷裂強度。


  硅、鋁可改善抗氧化性能,硅還可以改善鑄造特性。


  銅可提高對稀酸特別是對硫酸的抗酸能力;加入3%~4%的銅具有低的加工硬化率,易于成形,析出的銅離子還有滅菌作用。


  硫、硅和鉛可改善機械切削性能,但會(huì )降低耐腐蝕能力。


  鈰、鐿、鑭可提高抗氧化性。


 

 
 

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