1. 鉻、鉬等元素對鐵素體不銹(xiu)鋼耐蝕性能的影響


  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%)如何影響18Cr鋼(gang)在(zai)食鹽水中的點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei),結果表明鉬含(han)(han)(han)量(liang)增加后,點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)升高(即耐點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力增強(qiang));錳含(han)(han)(han)量(liang)在(zai)1%以(yi)上時(shi)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)不受影響,1%以(yi)下時(shi)含(han)(han)(han)量(liang)越少,點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)越高;硫含(han)(han)(han)量(liang)越多,點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)越低。


  久(jiu)松等(1976年)采(cai)用再鈍化電位(縫隙(xi)內(nei)溶解反應完(wan)全停(ting)止后,再度(du)發生(sheng)鈍化的(de)(de)電位)此為衡(heng)量(liang)縫隙(xi)腐(fu)蝕安全性(xing)的(de)(de)標準(zhun),研(yan)究了(le)鉬含量(liang)對(dui)25%Cr鋼的(de)(de)影響,表明鉬具(ju)有防止縫隙(xi)腐(fu)蝕的(de)(de)效果。


  還有,辻(1976年)等分析(xi)了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及(ji)各種微量元素的(de)(de)含量對5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中的(de)(de)18Cr-Mo系(xi)鋼點腐蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang),其中對耐點腐蝕(shi)性(xing)影(ying)響(xiang)較大的(de)(de)鉻及(ji)鉬的(de)(de)影(ying)響(xiang)如(ru)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(you)此可知(zhi),鉬的(de)影響效果是鉻的(de)1~2倍。另外(wai),它(ta)還表明(ming)了含有Cr、Mo組合成(cheng)分的(de)鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有比SUS304更強的(de)耐點腐蝕(shi)性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對點腐蝕(shi)的(de)影響都很小。


  另外,岡(gang)田等(1987年)[44]使(shi)用(yong)54種(zhong)不銹鋼(gang),測定了它們在(zai)80℃、5%NaCl溶(rong)液中的(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的(de)臨界(jie)電(dian)位(wei),即縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電(dian)位(wei),然(ran)后經過重回歸分析,更加明確了合金元素對(dui)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)的(de)影(ying)響,其中Mo、Ni元素使(shi)鐵素體(ti)不銹鋼(gang)(15種(zhong))的(de)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)再鈍(dun)化電(dian)位(wei)升高。另外,還在(zai)25℃的(de)12%NaCl溶(rong)液中測定了衡量耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)能力(li)的(de)去(qu)鈍(dun)化pH值(zhi)(zhi)[45](pHa depassivation pH,由于金屬離(li)子的(de)加水(shui)分解,縫(feng)隙內的(de)pH值(zhi)(zhi)下降,活性溶(rong)解開始(shi)的(de)pH值(zhi)(zhi)),鐵素體(ti)的(de)脫離(li)鈍(dun)化pH值(zhi)(zhi)如下式所示,Mo、Ni的(de)影(ying)響同樣(yang)存在(zai)。


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


2. 鈦、鈮、鋯(gao)元(yuan)素對鐵素體不銹鋼耐(nai)蝕性能(neng)的影響


與Cr、Mo不(bu)同(tong),為防止鐵素(su)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)發(fa)生晶間腐蝕(shi)而添(tian)加的Ti、Nb、Zr等(deng)元素(su),是通過固定C、N來改善耐點腐蝕(shi)性和耐縫隙(xi)腐蝕(shi)性的,另外Ti還擁有(you)其他功效。


首先,小林(lin)等(1973年)研(yan)究了V、Ti、Zr的(de)添加對17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點腐蝕(shi)性(xing)的(de)影(ying)響(xiang),結果表明Ti、Zr通(tong)過固定C、N來(lai)抑制鉻的(de)碳化物或(huo)氮化物的(de)生成,由此來(lai)影(ying)響(xiang)鋼的(de)耐點腐蝕(shi)性(xing)。而(er)且他們(men)還在(zai)試驗中證明了釩(fan)對耐點腐蝕(shi)的(de)影(ying)響(xiang)雖然與(yu)C、N的(de)固定無關(guan),但釩(fan)的(de)影(ying)響(xiang)程度比鉬要小。


另(ling)外(wai),門等(1976年)證明了(le)在17Cr系(xi)鋼中添加鈦(tai)后,其(qi)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)性(耐(nai)銹(xiu)性)增強,尤其(qi)是未(wei)與C、N結合的固溶Ti的含量(liang)達到(dao)0.2%以上時(shi),容易引發(fa)腐(fu)蝕(shi)的MnS消(xiao)失,并(bing)變為TiS.山本(ben)等(1976年)針對C、N影(ying)響(xiang)大大減少的超低C、N13Cr鋼所做試驗表(biao)明,添加0.3%的Ti后,鈍化(hua)膜會(hui)更加穩定,因此固溶Ti能(neng)有效防止腐(fu)蝕(shi)。


足(zu)立等(deng)(1978年)也對17Cr鋼(gang)(gang)進行(xing)了(le)系統性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)研究,結(jie)果(guo)發現(xian)鈦(tai)或鈮的(de)(de)添(tian)加(jia)能提高17Cr鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)點腐蝕性(xing)(xing)(xing),這一效果(guo)能通(tong)過這些元(yuan)素與C+N總量(liang)的(de)(de)比例來表示,而(er)(er)添(tian)加(jia)了(le)Ti元(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)耐(nai)(nai)點腐蝕能力更強。這是因為添(tian)加(jia)了(le)鈮元(yuan)素的(de)(de)鋼(gang)(gang)材(cai)中含有MnS,而(er)(er)鈦(tai)促使了(le)硫化物的(de)(de)生成(cheng),這使容(rong)易引(yin)發腐蝕的(de)(de)MnS消失。而(er)(er)且(qie)鈦(tai)也有抑(yi)制蝕孔內活性(xing)(xing)(xing)溶解的(de)(de)作用。另外,中田等(deng)(1979年)也認為在17Cr-Ti鋼(gang)(gang)中,主要原材(cai)料和介質(zhi)的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)也隨著鈦(tai)含量(liang)的(de)(de)增(zeng)多(duo)而(er)(er)提高,固溶鈦(tai)改善(shan)了(le)耐(nai)(nai)銹性(xing)(xing)(xing)。


并且,根據足(zu)立等(1978年)的(de)研究,在耐蝕性更好(hao)的(de)18Cr-2Mo中添加鈦(tai)和鈮后,鈦(tai)和鈮的(de)差別顯示(shi)不出來。