1. 鉻(ge)、鉬等元(yuan)素對(dui)鐵素體不銹(xiu)鋼耐蝕(shi)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%)對鐵素體不銹鋼耐點腐(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(deng)(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測(ce)了(le)Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如(ru)何影響18Cr鋼在(zai)食鹽水(shui)中的點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei),結果表明鉬含(han)(han)量增(zeng)加(jia)后(hou),點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)升高(gao)(gao)(即耐點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力增(zeng)強);錳(meng)含(han)(han)量在(zai)1%以上時(shi)點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)不受影響,1%以下時(shi)含(han)(han)量越(yue)少,點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)越(yue)高(gao)(gao);硫含(han)(han)量越(yue)多,點(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)越(yue)低。
久松等(1976年)采用再(zai)鈍化電位(縫(feng)(feng)隙(xi)內溶解反(fan)應完全停止后,再(zai)度發生鈍化的(de)電位)此為衡(heng)量(liang)縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕安全性的(de)標準,研(yan)究(jiu)了鉬(mu)含(han)量(liang)對(dui)25%Cr鋼(gang)的(de)影響,表明鉬(mu)具有防止縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕的(de)效果。
還有,辻(1976年)等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素的(de)含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中(zhong)的(de)18Cr-Mo系鋼點腐蝕的(de)影響(xiang),其中(zhong)對耐(nai)點腐蝕性影響(xiang)較大的(de)鉻及(ji)鉬的(de)影響(xiang)如下式(shi)所(suo)示。
30℃時的腐蝕(shi)度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)
50℃時(shi)的(de)腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)
由此可知(zhi),鉬的(de)(de)影響效(xiao)果是鉻的(de)(de)1~2倍。另外,它還表明了含有(you)Cr、Mo組合成分的(de)(de)鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有(you)比SUS304更強的(de)(de)耐(nai)點腐蝕(shi)(shi)性,而(er)Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)影響都很小。
另外,岡田等(1987年)[44]使用54種(zhong)不(bu)銹鋼,測定了(le)它們在80℃、5%NaCl溶(rong)液中的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)臨界電位(wei),即縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)電位(wei),然后經過重回歸分析,更加(jia)明確(que)了(le)合金元素(su)對縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)影(ying)響,其中Mo、Ni元素(su)使鐵素(su)體不(bu)銹鋼(15種(zhong))的(de)(de)(de)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)再(zai)鈍化(hua)電位(wei)升高。另外,還在25℃的(de)(de)(de)12%NaCl溶(rong)液中測定了(le)衡(heng)量耐縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)能力的(de)(de)(de)去鈍化(hua)pH值(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子的(de)(de)(de)加(jia)水分解(jie),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內的(de)(de)(de)pH值(zhi)下(xia)(xia)降,活性溶(rong)解(jie)開始的(de)(de)(de)pH值(zhi)),鐵素(su)體的(de)(de)(de)脫離鈍化(hua)pH值(zhi)如下(xia)(xia)式所(suo)示,Mo、Ni的(de)(de)(de)影(ying)響同樣存(cun)在。
pHd=-0.157 log(%Ni)-0.460(%Mo)+1.15
2. 鈦、鈮(ni)、鋯元(yuan)素(su)對鐵素(su)體不銹鋼耐(nai)蝕性能的影響(xiang)
與Cr、Mo不(bu)(bu)同,為防止(zhi)鐵(tie)素體不(bu)(bu)銹鋼發(fa)生(sheng)晶間(jian)腐(fu)蝕而添加的Ti、Nb、Zr等(deng)元(yuan)素,是(shi)通過(guo)固定C、N來改善耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing)和(he)耐縫(feng)隙腐(fu)蝕性(xing)的,另外Ti還擁有其他功效。
首(shou)先(xian),小(xiao)林等(1973年)研(yan)究了V、Ti、Zr的(de)(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性的(de)(de)影(ying)響,結果(guo)表明(ming)Ti、Zr通過固定C、N來抑(yi)制鉻的(de)(de)碳化(hua)物或氮(dan)化(hua)物的(de)(de)生成,由此來影(ying)響鋼的(de)(de)耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性。而且他們還在試(shi)驗(yan)中證(zheng)明(ming)了釩(fan)對耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響雖然與C、N的(de)(de)固定無關,但(dan)釩(fan)的(de)(de)影(ying)響程度比鉬要小(xiao)。
另外,門等(1976年)證明了在17Cr系鋼中添加鈦后,其(qi)耐點(dian)腐蝕性(耐銹性)增強(qiang),尤其(qi)是(shi)未與C、N結合(he)的固溶Ti的含量達到0.2%以上(shang)時,容易(yi)引發腐蝕的MnS消失,并變(bian)為(wei)TiS.山本等(1976年)針對C、N影響大大減少的超(chao)低C、N13Cr鋼所做試驗表(biao)明,添加0.3%的Ti后,鈍化膜會更加穩定,因(yin)此固溶Ti能有效防止(zhi)腐蝕。
足立等(1978年)也(ye)對17Cr鋼進行了系統性(xing)的(de)(de)(de)研究,結果(guo)發現鈦(tai)(tai)或鈮(ni)的(de)(de)(de)添加(jia)能(neng)提(ti)高17Cr鋼的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)性(xing),這(zhe)(zhe)一效(xiao)果(guo)能(neng)通過這(zhe)(zhe)些元素與C+N總量的(de)(de)(de)比例來表示(shi),而(er)添加(jia)了Ti元素的(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)能(neng)力更(geng)強。這(zhe)(zhe)是(shi)因為(wei)添加(jia)了鈮(ni)元素的(de)(de)(de)鋼材(cai)(cai)中含有MnS,而(er)鈦(tai)(tai)促使(shi)了硫化物(wu)的(de)(de)(de)生成,這(zhe)(zhe)使(shi)容(rong)易引(yin)發腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)MnS消(xiao)失(shi)。而(er)且鈦(tai)(tai)也(ye)有抑制蝕(shi)孔內活性(xing)溶解的(de)(de)(de)作用(yong)。另外,中田等(1979年)也(ye)認為(wei)在17Cr-Ti鋼中,主要(yao)原材(cai)(cai)料(liao)和介(jie)質的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)也(ye)隨著鈦(tai)(tai)含量的(de)(de)(de)增(zeng)多而(er)提(ti)高,固溶鈦(tai)(tai)改善了耐(nai)(nai)銹性(xing)。
并且,根據足立等(1978年(nian))的(de)研究,在耐(nai)蝕(shi)性更好的(de)18Cr-2Mo中添加鈦和(he)鈮(ni)后(hou),鈦和(he)鈮(ni)的(de)差別顯示不(bu)出來。