1. 鉻、鉬等元(yuan)素對鐵素體不(bu)銹鋼耐蝕性能(neng)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%)對鐵素體不銹鋼點腐(fu)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。


  宮川等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如(ru)何影響18Cr鋼在食(shi)鹽水中(zhong)的點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei),結果(guo)表明鉬含量(liang)增加(jia)后,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)升高(即耐點(dian)腐蝕(shi)能(neng)力增強);錳含量(liang)在1%以上時點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)不受影響,1%以下時含量(liang)越少,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)越高;硫(liu)含量(liang)越多,點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位(wei)越低。


  久松等(deng)(1976年(nian))采用再(zai)鈍化(hua)電位(縫(feng)隙內溶解(jie)反應完(wan)全停止后,再(zai)度發生鈍化(hua)的電位)此為(wei)衡量(liang)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕安全性的標準(zhun),研究了鉬(mu)含量(liang)對(dui)25%Cr鋼(gang)的影(ying)響(xiang),表(biao)明鉬(mu)具(ju)有防止縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕的效果。


  還有,辻(辻)(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微(wei)量元素的含量對(dui)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中(zhong)的18Cr-Mo系鋼點腐蝕的影(ying)響(xiang)(xiang),其中(zhong)對(dui)耐點腐蝕性影(ying)響(xiang)(xiang)較(jiao)大的鉻及鉬的影(ying)響(xiang)(xiang)如下式所示。


  30℃時的腐蝕度=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)


  由此可知,鉬的(de)影(ying)響效果是鉻的(de)1~2倍。另外,它還表明了含有(you)Cr、Mo組合成分的(de)鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都(dou)具有(you)比(bi)SUS304更(geng)強的(de)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐(fu)蝕(shi)的(de)影(ying)響都(dou)很小(xiao)。


  另(ling)外,岡田等(1987年(nian))[44]使(shi)用54種(zhong)(zhong)不銹(xiu)鋼,測定了它們在(zai)(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)(rong)液中的(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)的(de)(de)臨界電(dian)(dian)位,即縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)再(zai)鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)位,然后經過重回(hui)歸(gui)分析,更(geng)加明確了合金元素(su)對(dui)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)的(de)(de)影響(xiang),其中Mo、Ni元素(su)使(shi)鐵素(su)體不銹(xiu)鋼(15種(zhong)(zhong))的(de)(de)縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)再(zai)鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)位升高。另(ling)外,還在(zai)(zai)25℃的(de)(de)12%NaCl溶(rong)(rong)液中測定了衡量耐縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)能力的(de)(de)去鈍(dun)化(hua)pH值[45](pHa depassivation pH,由于(yu)金屬(shu)離子的(de)(de)加水(shui)分解,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內的(de)(de)pH值下降,活性溶(rong)(rong)解開始的(de)(de)pH值),鐵素(su)體的(de)(de)脫離鈍(dun)化(hua)pH值如(ru)下式所示,Mo、Ni的(de)(de)影響(xiang)同樣存在(zai)(zai)。


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


2. 鈦、鈮、鋯元(yuan)素對(dui)鐵素體不銹鋼(gang)耐蝕性能(neng)的影響


與Cr、Mo不同,為防(fang)止鐵素(su)體不銹鋼發生(sheng)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)而添(tian)加的(de)(de)Ti、Nb、Zr等元素(su),是通過固定C、N來改善耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)和耐(nai)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de),另外(wai)Ti還(huan)擁(yong)有(you)其他功效。


首先,小林等(deng)(1973年)研究了V、Ti、Zr的(de)(de)(de)(de)添(tian)加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼(gang)耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕性的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang),結果(guo)表明Ti、Zr通過固(gu)定(ding)C、N來抑制鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)碳化物(wu)或氮化物(wu)的(de)(de)(de)(de)生成,由(you)此來影響(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕性。而且(qie)他們(men)還(huan)在試(shi)驗中證明了釩對耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)雖然與C、N的(de)(de)(de)(de)固(gu)定(ding)無(wu)關,但釩的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)程度(du)比鉬要小。


另外(wai),門(men)等(1976年)證明了在17Cr系鋼中(zhong)添加(jia)鈦后,其耐點腐蝕性(耐銹(xiu)性)增強(qiang),尤其是未與C、N結合的固(gu)溶Ti的含(han)量達到0.2%以上時,容易(yi)引發腐蝕的MnS消失,并變為TiS.山(shan)本等(1976年)針對C、N影響大大減少的超低C、N13Cr鋼所(suo)做試驗表(biao)明,添加(jia)0.3%的Ti后,鈍化(hua)膜會更加(jia)穩定,因此固(gu)溶Ti能有效防止腐蝕。


足(zu)立等(1978年)也(ye)對17Cr鋼進行了(le)(le)(le)系統性的(de)(de)(de)(de)研究,結果(guo)發現鈦或鈮(ni)(ni)的(de)(de)(de)(de)添加(jia)能(neng)提高(gao)17Cr鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性,這(zhe)一效果(guo)能(neng)通過(guo)這(zhe)些元(yuan)素(su)與C+N總量的(de)(de)(de)(de)比例(li)來表示,而(er)(er)添加(jia)了(le)(le)(le)Ti元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)耐(nai)(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力更(geng)強。這(zhe)是因(yin)為添加(jia)了(le)(le)(le)鈮(ni)(ni)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)中(zhong)(zhong)含有MnS,而(er)(er)鈦促(cu)使了(le)(le)(le)硫化物的(de)(de)(de)(de)生成,這(zhe)使容易引發腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)MnS消失。而(er)(er)且鈦也(ye)有抑制蝕(shi)(shi)(shi)孔內活性溶(rong)解的(de)(de)(de)(de)作用。另外,中(zhong)(zhong)田等(1979年)也(ye)認為在17Cr-Ti鋼中(zhong)(zhong),主要原材(cai)(cai)料和(he)介質的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性也(ye)隨著鈦含量的(de)(de)(de)(de)增(zeng)多而(er)(er)提高(gao),固溶(rong)鈦改善了(le)(le)(le)耐(nai)(nai)(nai)銹性。


并且,根據(ju)足立(li)等(1978年)的研究,在耐蝕性更好的18Cr-2Mo中(zhong)添加鈦和鈮后,鈦和鈮的差別(bie)顯示不(bu)出(chu)來。