硅是主要的耐(nai)蝕合金元素之一。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)奧氏體(ti)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(bu)銹(xiu)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。


  硅含量對(dui)Cr-Ni奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)比較復雜。如(ru)在強氧(yang)化(hua)(hua)介質(zhi)(zhi)和其它成分(fen)控制合(he)理(li)的(de)(de)(de)條件下,若(ruo)<0.10%Si時,可基(ji)本消(xiao)(xiao)除(chu)敏化(hua)(hua)態(tai)、顯(xian)著改善(shan)非(fei)(fei)敏化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。普(pu)通(tong)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)一般硅含量多(duo)在0.7~1.0%的(de)(de)(de)范圍內,正是非(fei)(fei)敏化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)最(zui)嚴(yan)重的(de)(de)(de)敏感區(qu)(參(can)見圖(tu)1-2-6)。對(dui)于強氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)(zhi),如(ru)98%濃硝(xiao)酸,幾乎所(suo)有的(de)(de)(de)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)均由于介質(zhi)(zhi)過(guo)強的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)能(neng)力和鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)過(guo)鈍(dun)化(hua)(hua)現象而(er)不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),即使非(fei)(fei)敏化(hua)(hua)態(tai)(固(gu)溶(rong)態(tai))的(de)(de)(de)高(gao)純不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)也(ye)(ye)無法避(bi)免晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。唯有硅含量高(gao)于2%的(de)(de)(de)高(gao)硅奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),才(cai)能(neng)完全消(xiao)(xiao)除(chu)非(fei)(fei)敏化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但是,隨著硅含量的(de)(de)(de)提高(gao)(如(ru)通(tong)常的(de)(de)(de)4%Si時),降低了(le)碳在奧氏(shi)體(ti)(ti)中的(de)(de)(de)固(gu)溶(rong)度,即使采取超低碳也(ye)(ye)難(nan)以避(bi)免“敏化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)”。這里(li)所(suo)講的(de)(de)(de)并不(bu)(bu)是由于貧鉻區(qu)引起(qi)的(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而(er)是敏化(hua)(hua)處理(li)后(hou)因析出碳化(hua)(hua)物等造成的(de)(de)(de)選擇(ze)性(xing)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在98%濃硝(xiao)酸中,主要鈍(dun)化(hua)(hua)元素是硅而(er)非(fei)(fei)鉻,貧鉻理(li)論已(yi)不(bu)(bu)適用(yong)(yong)。高(gao)硅奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)中,因添(tian)加(jia)穩(wen)定化(hua)(hua)元素形成G相(xiang)、TiC(NbC)、鐵素體(ti)(ti)和σ相(xiang)時也(ye)(ye)會發生(sheng)選擇(ze)性(xing)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在強氧(yang)化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)(zhi)中發生(sheng)的(de)(de)(de)這種晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(其機理(li)仍可進(jin)一步探討),嚴(yan)重阻礙(ai)了(le)高(gao)硅奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)推(tui)廣應用(yong)(yong)。


5.jpg


  我(wo)(wo)國于60年(nian)代(dai)末(mo),開始發(fa)展耐(nai)濃硝酸(suan)腐(fu)蝕用(yong)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通過查明其(qi)(qi)(qi)產生敏化(hua)態晶間腐(fu)蝕的(de)原因(yin),采取嚴格控制碳(tan)、磷等(deng)(甚至(zhi)達高(gao)純級),適(shi)當降低鉻(ge)或添加鈮(ni)(在(zai)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)同鈦(tai)的(de)作用(yong)機理不(bu)(bu)(bu)同)等(deng)綜合改善途徑(jing),使之獲(huo)得了較好(hao)的(de)解(jie)決。采用(yong)機械熱處理(改善添加鈮(ni)的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)G相(xiang)的(de)分布)和(he)微合金化(hua)方法,改善其(qi)(qi)(qi)熱加工(gong)等(deng)性(xing)(xing)能,使這(zhe)種鋼(gang)(gang)獲(huo)得了推廣應(ying)用(yong)。因(yin)含有4%硅(gui)(gui)(gui),均具有優良的(de)抗氯化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(31)。同時(shi),我(wo)(wo)國于70年(nian)代(dai)初,還開始發(fa)展專門針(zhen)對耐(nai)應(ying)力腐(fu)蝕的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和(he)高(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。總之,高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(耐(nai)酸(suan))鋼(gang)(gang)近20多年(nian)來發(fa)展迅速,并日益獲(huo)得推廣應(ying)用(yong)。其(qi)(qi)(qi)鉻(ge)含量較寬,在(zai)8~25%,鎳為(wei)14~25%之間。高(gao)的(de)硅(gui)(gui)(gui)含量提高(gao)在(zai)98%濃硝酸(suan)中(zhong)(zhong)耐(nai)全面腐(fu)蝕性(xing)(xing)能(在(zai)稀硝酸(suan)中(zhong)(zhong)正(zheng)相(xiang)反)和(he)抗氯化(hua)物應(ying)力腐(fu)蝕以(yi)及點腐(fu)蝕性(xing)(xing)能。硅(gui)(gui)(gui)含量過高(gao)也不(bu)(bu)(bu)利,我(wo)(wo)國多為(wei)4%Si,應(ying)用(yong)最廣的(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)(gang)。