鉻是奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中最主要的合金元素,在介質的作用下,鉻能促進鋼的鈍化使之具有不銹性和耐蝕性。
早期的(de)研究工作表明(ming),在鉻鎳(nie)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中,碳(tan)含量(liang)為0.1%,鉻含量(liang)為18%時,自1100℃速冷,能在室(shi)溫獲得單一亞穩定奧氏體(ti)組織(zhi)所需的(de)鎳(nie)含量(liang)最(zui)低值約為8%。因此,常用的(de)18Cr-8Ni奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)是(shi)鉻、鎳(nie)配比最(zui)為適宜的(de)一種鋼(gang)。
在奧氏體不銹鋼中,隨著(zhu)鉻(ge)(ge)含量(liang)的增(zeng)加(jia),σ相(xiang)形(xing)成(cheng)的傾向加(jia)大,當鋼中含有(you)鉬(mu)時,鉻(ge)(ge)含量(liang)的增(zeng)加(jia)還會促(cu)進x相(xiang)的形(xing)成(cheng)。這些(xie)金屬間化(hua)合物(wu)的析出顯著(zhu)降低鋼的塑性(xing)和(he)韌性(xing),而且(qie)在一些(xie)條件(jian)下還降低鋼的耐蝕性(xing)。
奧氏體不(bu)(bu)銹鋼中鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)的提(ti)高(gao)將降低馬氏體轉變(bian)溫(wen)度Ms(式(9.9)),從(cong)而提(ti)高(gao)奧氏體的穩定性(xing)。因此,鉻(ge)(ge)含(han)量(liang)超(chao)過20%的高(gao)鉻(ge)(ge)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼即使經過冷加工(gong)和(he)低溫(wen)處理也(ye)很難出現馬氏體組(zu)織。
一(yi)般而(er)言,只(zhi)要奧氏體不銹鋼保持完全奧氏體組織而(er)沒有(you)鐵素體的(de)生成,僅提高鉻(ge)含量不會對鋼的(de)力學性能有(you)明顯的(de)影(ying)響。
鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是其耐蝕性:提高鋼的抗氧化性介質和耐酸性氯化物介質的性能;在鎳、鉬、銅的復合作用下,鉻提高耐一些還原性介質、有機酸、尿素和堿介質的性能;鉻還提高鋼耐晶間腐蝕、耐點蝕、耐縫隙(xi)腐蝕及耐某些條件下應力(li)腐蝕的性能。
圖9.57為(wei)鉻對Fe-Cr-10Ni奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)氧化性介質中(zhong)耐蝕性的(de)(de)影響。在(zai)65%沸騰的(de)(de)硝酸(suan)中(zhong),隨(sui)鉻含量(liang)的(de)(de)提高,Cr-Ni鋼(gang)的(de)(de)耐蝕性急劇(ju)增加的(de)(de)臨界鉻含量(liang)約為(wei)12%,而具有(you)最低穩(wen)定的(de)(de)腐蝕速(su)率的(de)(de)最佳鉻含量(liang)應為(wei)18%。
對于含Mo、Cu的Cr-Ni奧氏體不銹鋼在一些含Cl-和F-的酸性氯化物中,鉻含量必須大于25%才更有效(圖9.58)。
在奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中,鉻能增大(da)碳的(de)(de)(de)溶解度(du)而(er)降低鉻的(de)(de)(de)貧化度(du),因而(er)提高(gao)鉻含量對奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐晶(jing)間腐蝕是(shi)有益的(de)(de)(de)。
鉻(ge)(ge)非常有效(xiao)地改(gai)善奧氏體(ti)不銹鋼的耐點(dian)蝕和(he)縫隙腐蝕性(xing)能。當鋼中同時(shi)有鉬和(he)氮(dan)的存在時(shi),鉻(ge)(ge)的這種作用(yong)大(da)大(da)加強。雖然根據研(yan)究,鉬的耐點(dian)蝕及耐縫隙腐蝕的能力為(wei)鉻(ge)(ge)的3倍左右,氮(dan)為(wei)鉻(ge)(ge)的30倍,但當鋼中鉻(ge)(ge)含量(liang)不足(zu)時(shi)將難以(yi)發(fa)揮鉬、氮(dan)的有效(xiao)性(xing)。
鉻對奧氏體不銹鋼耐應力腐蝕的影響視介質條件和使用環境而異。在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用通常是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質、高溫高壓水及以點蝕為起源的應力腐蝕環境中,提高鋼中鉻含量對其耐應力腐蝕性能是有益的。鉻和鎳對奧氏體不銹鋼耐苛性(NaOH)應力腐蝕也是有益的。