1. 鉻、鉬等元素對鐵素體不(bu)銹鋼耐(nai)蝕性能的影響


  岡田等(1973年)通過氯化鐵浸泡試驗和陽極極化試驗,檢測了Cr(20%~30%)、Mo(0%~4%)及Nb(0%~2%)對鐵素體不銹鋼點(dian)腐蝕性的影響,結果顯示耐點腐蝕性主要由鉻和鉬的含量決定,當鉻含量為25%以上時,鐵的鈍化特性明顯得到改善。由此,岡田研制開發了25 Cr-3Mo-0.7Nb-0.03C鋼。為了進一步增強該不銹鋼的韌性,他們使鋼中的鎳元素增至8%,這樣之后耐點腐蝕能力反而下降,這是因為鐵素體單相變成了雙相的緣故。另外,小川等(1978年)通過AES、XPS發現,鋼鐵中的鉻含量越多,鈍化膜中的鉻比例越大,從而鈍化膜更穩定,這正是高鉻鋼擁有良好的耐點腐蝕能力的原因所在。


  宮川(chuan)等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測(ce)了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼在食鹽水中的點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei),結果表明鉬含(han)(han)量(liang)增加后(hou),點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)升高(即(ji)耐點(dian)腐(fu)蝕能力增強);錳(meng)含(han)(han)量(liang)在1%以(yi)上(shang)時點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)不(bu)受影響,1%以(yi)下時含(han)(han)量(liang)越(yue)少,點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)越(yue)高;硫含(han)(han)量(liang)越(yue)多,點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)越(yue)低(di)。


  久松等(1976年(nian))采用再(zai)(zai)鈍(dun)化電位(縫隙(xi)內溶解反應完(wan)全(quan)停(ting)止后(hou),再(zai)(zai)度發(fa)生(sheng)鈍(dun)化的(de)電位)此為衡量縫隙(xi)腐(fu)蝕安全(quan)性的(de)標準,研究(jiu)了鉬含量對(dui)25%Cr鋼的(de)影響,表明鉬具有防(fang)止縫隙(xi)腐(fu)蝕的(de)效果。


  還有,辻(1976年(nian))等(deng)分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微(wei)量元素的(de)含量對(dui)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液(ye)中(zhong)的(de)18Cr-Mo系鋼點(dian)腐(fu)蝕(shi)的(de)影響,其中(zhong)對(dui)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性影響較(jiao)大(da)的(de)鉻及鉬(mu)的(de)影響如下(xia)式所(suo)示。


  30℃時的腐(fu)蝕度(du)=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)


  50℃時的腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)


  由此(ci)可知(zhi),鉬的(de)影(ying)響效果(guo)是(shi)鉻(ge)的(de)1~2倍。另外,它還表明了含(han)有(you)Cr、Mo組合成分(fen)的(de)鋼19Cr-2Mo和(he)18Cr-3Mo都具有(you)比SUS304更強的(de)耐點腐(fu)(fu)蝕性(xing),而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐(fu)(fu)蝕的(de)影(ying)響都很小。


  另(ling)外,岡(gang)田等(1987年)[44]使(shi)用54種不銹(xiu)鋼,測定了(le)它們在80℃、5%NaCl溶液中的(de)(de)縫隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)臨界電(dian)(dian)位,即(ji)縫隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電(dian)(dian)位,然后(hou)經過重回歸分析(xi),更(geng)加明確了(le)合金元素對(dui)縫隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)影響(xiang)(xiang),其中Mo、Ni元素使(shi)鐵素體不銹(xiu)鋼(15種)的(de)(de)縫隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電(dian)(dian)位升高(gao)。另(ling)外,還(huan)在25℃的(de)(de)12%NaCl溶液中測定了(le)衡量耐(nai)縫隙(xi)(xi)(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)的(de)(de)去鈍(dun)化pH值[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子的(de)(de)加水分解(jie),縫隙(xi)(xi)(xi)內的(de)(de)pH值下降,活性溶解(jie)開始的(de)(de)pH值),鐵素體的(de)(de)脫離鈍(dun)化pH值如(ru)下式所(suo)示,Mo、Ni的(de)(de)影響(xiang)(xiang)同(tong)樣存在。


    pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15


2. 鈦、鈮、鋯元素對鐵素體不銹鋼耐蝕性能(neng)的(de)影響


與Cr、Mo不同,為防止鐵素體(ti)不銹(xiu)鋼發生晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)而(er)添加的(de)(de)Ti、Nb、Zr等元素,是(shi)通過(guo)固定C、N來改善耐點腐(fu)蝕(shi)性和耐縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de),另(ling)外(wai)Ti還擁有其他(ta)功效。


首先,小林等(1973年)研(yan)究了(le)V、Ti、Zr的(de)添(tian)加對(dui)17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕性(xing)(xing)的(de)影(ying)(ying)響(xiang),結果(guo)表明(ming)Ti、Zr通過固(gu)定C、N來(lai)(lai)抑制鉻的(de)碳(tan)化(hua)物(wu)或(huo)氮化(hua)物(wu)的(de)生成,由(you)此(ci)來(lai)(lai)影(ying)(ying)響(xiang)鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕性(xing)(xing)。而且(qie)他們還在(zai)試驗(yan)中證明(ming)了(le)釩(fan)對(dui)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕的(de)影(ying)(ying)響(xiang)雖然(ran)與C、N的(de)固(gu)定無關,但釩(fan)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)程度比鉬(mu)要小。


另(ling)外,門等(deng)(1976年)證明了在(zai)17Cr系鋼中(zhong)添(tian)加鈦后,其(qi)耐點(dian)腐(fu)蝕性(耐銹性)增(zeng)強(qiang),尤其(qi)是(shi)未(wei)與C、N結合的(de)(de)固溶Ti的(de)(de)含量達到0.2%以上(shang)時,容易引發腐(fu)蝕的(de)(de)MnS消(xiao)失(shi),并(bing)變為TiS.山本等(deng)(1976年)針(zhen)對C、N影響(xiang)大大減少的(de)(de)超低(di)C、N13Cr鋼所做試驗表明,添(tian)加0.3%的(de)(de)Ti后,鈍化膜會更加穩定(ding),因此固溶Ti能有效防(fang)止腐(fu)蝕。


足立等(deng)(1978年)也(ye)(ye)對(dui)17Cr鋼(gang)(gang)進行了(le)(le)系統性(xing)(xing)的(de)(de)研究,結果發現鈦(tai)(tai)或鈮(ni)的(de)(de)添(tian)加能提高(gao)17Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),這(zhe)(zhe)一效果能通過這(zhe)(zhe)些元(yuan)素與C+N總(zong)量的(de)(de)比例(li)來表示,而(er)(er)添(tian)加了(le)(le)Ti元(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)能力(li)更(geng)強。這(zhe)(zhe)是因為添(tian)加了(le)(le)鈮(ni)元(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)中(zhong)含(han)有MnS,而(er)(er)鈦(tai)(tai)促使了(le)(le)硫化物(wu)的(de)(de)生成,這(zhe)(zhe)使容易引(yin)發腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)MnS消(xiao)失。而(er)(er)且鈦(tai)(tai)也(ye)(ye)有抑制蝕(shi)(shi)孔內活性(xing)(xing)溶解的(de)(de)作用。另外,中(zhong)田等(deng)(1979年)也(ye)(ye)認為在17Cr-Ti鋼(gang)(gang)中(zhong),主要(yao)原材(cai)料(liao)和介(jie)質的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)也(ye)(ye)隨著鈦(tai)(tai)含(han)量的(de)(de)增多而(er)(er)提高(gao),固溶鈦(tai)(tai)改善了(le)(le)耐(nai)銹性(xing)(xing)。


并且(qie),根據足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更(geng)好的18Cr-2Mo中添加(jia)鈦和鈮后,鈦和鈮的差別顯(xian)示(shi)不出來。