硅是主要的耐蝕(shi)合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏(shi)體不銹鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不銹鋼應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。
硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)對(dui)Cr-Ni奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)作用(yong)比較復雜。如(ru)在(zai)強氧(yang)化(hua)介質(zhi)(zhi)和其它成(cheng)(cheng)分控制合理的(de)(de)條件下(xia),若<0.10%Si時(shi),可基本消除敏化(hua)態(tai)(tai)、顯著改(gai)善非(fei)敏化(hua)態(tai)(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。普通不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)一(yi)(yi)般(ban)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)多在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)范(fan)圍內,正是(shi)非(fei)敏化(hua)態(tai)(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)最(zui)嚴重的(de)(de)敏感區(參見圖1-2-6)。對(dui)于(yu)強氧(yang)化(hua)性(xing)介質(zhi)(zhi),如(ru)98%濃硝酸,幾乎所有的(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)均由于(yu)介質(zhi)(zhi)過強的(de)(de)氧(yang)化(hua)能力和鋼(gang)的(de)(de)過鈍化(hua)現象而不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),即使非(fei)敏化(hua)態(tai)(tai)(固(gu)溶(rong)態(tai)(tai))的(de)(de)高純不(bu)(bu)銹鋼(gang)也無法避免晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。唯有硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)高于(yu)2%的(de)(de)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang),才能完全(quan)消除非(fei)敏化(hua)態(tai)(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。但是(shi),隨著硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)的(de)(de)提高(如(ru)通常的(de)(de)4%Si時(shi)),降(jiang)低了(le)碳(tan)在(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)固(gu)溶(rong)度,即使采取(qu)超低碳(tan)也難(nan)以避免“敏化(hua)態(tai)(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里所講的(de)(de)并不(bu)(bu)是(shi)由于(yu)貧鉻(ge)區引起的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而是(shi)敏化(hua)處(chu)理后因析(xi)出(chu)碳(tan)化(hua)物(wu)等造成(cheng)(cheng)的(de)(de)選擇(ze)(ze)性(xing)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)98%濃硝酸中(zhong),主要鈍化(hua)元素(su)(su)是(shi)硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)而非(fei)鉻(ge),貧鉻(ge)理論已不(bu)(bu)適用(yong)。高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong),因添加穩定化(hua)元素(su)(su)形成(cheng)(cheng)G相、TiC(NbC)、鐵素(su)(su)體(ti)和σ相時(shi)也會發(fa)生(sheng)選擇(ze)(ze)性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在(zai)強氧(yang)化(hua)性(xing)介質(zhi)(zhi)中(zhong)發(fa)生(sheng)的(de)(de)這種晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(其機理仍可進一(yi)(yi)步探討),嚴重阻礙(ai)了(le)高硅(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)(gui)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)推廣應用(yong)。
我(wo)國(guo)于60年(nian)代(dai)末,開始發展耐(nai)濃硝(xiao)酸(suan)腐蝕(shi)用(yong)高(gao)(gao)硅奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)。通過(guo)查明(ming)其產(chan)生(sheng)敏化態晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕(shi)的原因,采取嚴格控(kong)制碳(tan)、磷等(deng)(deng)(甚至(zhi)達高(gao)(gao)純級),適當降低鉻或添加(jia)鈮(ni)(在高(gao)(gao)硅鋼(gang)中同鈦的作用(yong)機(ji)理(li)不同)等(deng)(deng)綜合(he)改善途徑,使(shi)之獲(huo)(huo)得了(le)較(jiao)好的解決。采用(yong)機(ji)械(xie)熱處理(li)(改善添加(jia)鈮(ni)的高(gao)(gao)硅鋼(gang)中G相的分(fen)布(bu))和(he)微合(he)金化方(fang)法,改善其熱加(jia)工等(deng)(deng)性(xing)能,使(shi)這種鋼(gang)獲(huo)(huo)得了(le)推(tui)廣(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)。因含有4%硅,均具有優(you)良的抗氯(lv)化物(wu)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)性(xing)能(31)。同時,我(wo)國(guo)于70年(nian)代(dai)初(chu),還(huan)開始發展專(zhuan)門(men)針(zhen)對耐(nai)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)的高(gao)(gao)硅(2%Si)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)和(he)高(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)。總之,高(gao)(gao)硅奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不銹(xiu)(耐(nai)酸(suan))鋼(gang)近20多年(nian)來發展迅速,并日益獲(huo)(huo)得推(tui)廣(guang)(guang)應(ying)(ying)(ying)用(yong)。其鉻含量較(jiao)寬,在8~25%,鎳為(wei)14~25%之間(jian)(jian)。高(gao)(gao)的硅含量提高(gao)(gao)在98%濃硝(xiao)酸(suan)中耐(nai)全面腐蝕(shi)性(xing)能(在稀硝(xiao)酸(suan)中正相反)和(he)抗氯(lv)化物(wu)應(ying)(ying)(ying)力腐蝕(shi)以及點腐蝕(shi)性(xing)能。硅含量過(guo)高(gao)(gao)也不利(li),我(wo)國(guo)多為(wei)4%Si,應(ying)(ying)(ying)用(yong)最廣(guang)(guang)的為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱(cheng)C4)鋼(gang)。