鉻是奧(ao)氏體不銹鋼(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(zuo)表(biao)明(ming),在鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼(gang)中,碳(tan)含量(liang)為0.1%,鉻含量(liang)為18%時,自(zi)1100℃速冷,能(neng)在室溫獲得單一亞穩定(ding)奧氏體(ti)組織所需的(de)鎳含量(liang)最低值約為8%。因此,常用的(de)18Cr-8Ni奧氏體(ti)不銹鋼(gang)是鉻、鎳配比(bi)最為適宜的(de)一種鋼(gang)。
在(zai)奧(ao)氏(shi)體不銹鋼中,隨著鉻含量的增(zeng)加(jia),σ相形成的傾向加(jia)大,當鋼中含有鉬時,鉻含量的增(zeng)加(jia)還會促進x相的形成。這(zhe)些金(jin)屬(shu)間化合物的析出顯著降低鋼的塑性和韌性,而且在(zai)一些條件下還降低鋼的耐蝕性。
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼中鉻含量的提(ti)高(gao)將降(jiang)低馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)轉變溫(wen)(wen)度Ms(式(9.9)),從而提(ti)高(gao)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的穩定性。因此,鉻含量超(chao)過20%的高(gao)鉻奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)鋼即使經過冷(leng)加工和(he)低溫(wen)(wen)處理也很難出(chu)現馬(ma)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)組(zu)織。
一般(ban)而言,只要奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)保(bao)持完全(quan)奧氏體(ti)組織而沒有(you)鐵素體(ti)的生成,僅提(ti)高鉻含(han)量(liang)不(bu)會對鋼(gang)的力學性(xing)能有(you)明顯的影響。
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(jing)間腐蝕(shi)、耐點(dian)蝕、耐縫(feng)隙腐蝕及耐某些條件下應(ying)力腐蝕的性能。
圖9.57為鉻對Fe-Cr-10Ni奧氏(shi)體不銹鋼(gang)在氧化性(xing)介(jie)質(zhi)中耐蝕(shi)性(xing)的(de)影(ying)響。在65%沸(fei)騰的(de)硝酸(suan)中,隨鉻含量的(de)提高(gao),Cr-Ni鋼(gang)的(de)耐蝕(shi)性(xing)急劇增(zeng)加的(de)臨界鉻含量約(yue)為12%,而具有(you)最低穩定的(de)腐蝕(shi)速率(lv)的(de)最佳鉻含量應(ying)為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)。
在奧氏(shi)體(ti)不銹鋼中(zhong),鉻(ge)能增大碳的(de)(de)(de)溶解度而降低(di)鉻(ge)的(de)(de)(de)貧化度,因(yin)而提高(gao)鉻(ge)含量(liang)對奧氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)耐晶間腐蝕是(shi)有益的(de)(de)(de)。
鉻非常有(you)效地改善(shan)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐點蝕(shi)和(he)(he)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能。當鋼(gang)中同時有(you)鉬和(he)(he)氮的(de)存在時,鉻的(de)這種(zhong)作用大大加強。雖(sui)然根據(ju)研(yan)究,鉬的(de)耐點蝕(shi)及耐縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)能力為(wei)鉻的(de)3倍(bei)左右,氮為(wei)鉻的(de)30倍(bei),但當鋼(gang)中鉻含量不(bu)足時將難(nan)以發揮(hui)鉬、氮的(de)有(you)效性(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。