无锡不锈钢合金元素的影响

发布时间：2014/5/22  作者：不详  点击量：1782次

　　(1)铬铬是不锈钢中的主要合金元素，它降低钢的钝化电流，使双相不锈钢易钝化，保持钝化膜的稳定，并能提高钝化膜破坏后的修复能力.使钢的再钝化能力增强。当钢中含铬量在25%以上时.孔蚀电位明显增高.孔蚀速度明显下降，见图5-2[21.但从图中可看出，铬量达到30%的双相不锈钢效果并不好，这是因为钢中含氮量较高，大量的氮溶解在奥氏体中，提高了奥氏体相的孔蚀抗力.致使铁素体相优先溶解。此外.从Fe-Cr二元相图中已知.铬扩大a/a+。相区.提高铬会加速。-+a+Y.的分解转变，增大钢的脆化倾向，因此，双相不锈钢中的铬一般控制在25%以下，铬和镍对孔蚀的影响范围见图5-3[31.值得提起的是，在双相不锈钢中提高铬固然可以提高耐腐蚀性，但是，在强氧化性酸和一些还原介质中，只靠铬的钝化不足以维持其耐腐蚀性，有必要添加抑制阳极溶解的元素，如镍、钥、硅等与铬配合，尤其是铝，在中性含抓化物的溶液中铬与铝的配合能显著提高钢的耐孔蚀性能.但是，在相同铬当量的情况下，以钥置换铬.将铬量降得过低，如在。OCr22Ni5Mo3N钢中，将铬降至13%.铝提高至9%,钢在6 %FeCI:中的临界孔蚀电位值(CPT)却从35 C降至小于30'03，因此，为使钢具有一定的耐孔蚀性能，钢中的铬量不能降得过低。 (2)钥钥是显著提高双相不锈钢耐孔蚀性能的重要元素，钥也是富集在靠近基体的钝化膜中，提高了钝化膜的稳定性[[s]。文献[6]表明含铂不锈钢活性区的阳极电流比不含钥的钢为低，钝化膜中的MOO:对钢在低pH值的高浓氯化物中也有良好的保护性。 有的作者，8J则认为钝化膜中是贫钥的，铂改善耐蚀性是间接的，在含a一溶液中，通过加入MOO{一抑制了孔蚀的发生，阐明了不锈钢中的钥是以MOO;一的形式溶解在溶液中，在Cl一存在的条件下，钝化膜破裂生成活性金属面.由于moo{一的吸附，抑制了金属的再溶解。相应提高了钢的耐孔蚀性能。有关钥元素作用的解释尽管不同，但是提高不锈钢的耐腐蚀性的试验结果却是一致的。 相促进金属间相，如。、X相的析出，从而提高了双相不锈钢的脆化倾向，尤其当钢中含铝量在3.5%以上时，对钢脆性的影响更为严重。第二代双相不锈钢多含1%~3%Mo,铂量对孔蚀的影响见图5-4、图5-5和表5-1191.从图中可看出，25Cr-Ni-N钢含0. 7%-0. 8%的M。即不产生孔蚀，20Cr-Ni-N钢即使L 1。达到1.5%也仍显不足。图5-5表示25Cr-7Ni-N钢含3%以上的Mo就不会产生孔蚀.第三代超级双相不锈钢含3%-4%Mo，由于含有较高的氮以及较好的相平衡，延缓了脆性相的析出。 (3)镶在铬、钥等其他元家不变的条件下，为使钢得到最佳的耐孔蚀性能，需要选择这样的镍量，使a和Y相各占50%左右.可以认为镍的主要作用是控制组织，而不是耐腐蚀性问题，如果镍量高于最佳量，即7>50%，则a相中显著富铬，易于在700-950C范围转变成脆性。相等，使钢的塑、韧性下降。相反，如果镍量低于最佳量，。相的含量高，也会得到低韧性，固态结晶时占相立即形成，.对双相不锈钢的焊接不利。 对于25Cr-2.5Mo-3Cu-0. 15N钢，最佳含镍量约为5%，不同镍量对钢孔蚀电位影响见图5-护07镍对含22 %Cr和25 %Cr双相不锈钢耐孔蚀性能影响见图5-7["].从图可知，钢中铬量一定时，必定有一适宜的镍量与其相适应。 (4)氮对发展第二代和第三代双相不锈钢而言，氮是一个非常重要的元素。迄今许多学者都在致力于氮的作用机制及其对两相比例和相中合金元素分配的影响研究。 在机制方面基本观点有以下三方面，一是钢中的氮溶解后.消耗小孔或缝隙溶液中的H+，形成NH阻止小孔内pH值的下降.促使小孔扩展前钝化[12];氮和钥产生游离的MoO;一和NH才，吸附在钝化表面和NH的缓蚀有助于MOO;一的稳定，二者在钢表面起协同作用，与靠近氧化物和金属界面富集的镍共同使双相不锈钢的钝化膜表面保持均一性，从而提高了钢的耐蚀性是氮在钝态表面的富集，Bandy等采用XPS研究含6%M。和高氮的Cr-Ni-Mo钢的表面膜，未发现NH;(或NO')或铬、钥的氮化物.表面膜最外层为Cr-Ni-Fe氧化物(或氢氧化物)，贫钥和氮，氮主要富集在金属和氧化物的界面上，约I nm厚.这是含氮钢改善耐孔蚀的原因[U4]。进一步的研究表明，含高氮的不锈钢钝化也是由于这种双重势垒的组成。即外层是氧化物膜，但界面为富铬、镍或铬、钥和镍的氮化物相[[15.16].三是氮在活性表面的富集，New-man等提出氮溶解成NH才，在足够正的电位下，它的速率远较金属阳极溶解的速率小得多，氮原子遂富集在活性表面.阻挡金属的进一步溶解[[IT].此外，Pawel等研究含氮铸态不锈钢时，在。.5MNaCI+1N H,SO,27 C中作出的阳极极化曲线上，发现有两个活化峰，与低电位相对应的峰值电流随钢中氮增加而增大.这与铁的活性溶解极化曲线近似，因此认为氮有助于铁的溶解，而使表面钝化膜中的铬量增加，从而使孔蚀抗力得到改善。 作者们近年通过对不同含氮量的25Cr-6Ni-3M。双相不锈钢的表面膜和模拟闭塞区(OC) pH值的研究[,9;，探讨了氮的作用机制:在0. 25M HZSO,溶液中恒电位(420mVSCE)钝化48h,俄歇谱仪(AES)测试采用Ar+束溅射，分析元素沿试样深度的分布，溅射速率为15nm/min, AES分析结果见图5-8、图5-9。含0.039%N双相不锈钢的整个膜层中未见有氮的富集，当氮量增高至0.28%时，氮的富集十分明显，最高富集量可达基体含氮量的14倍，在氮富集的区域内钥的分布较少.而钥却常富集在疏氮的区域内靠近墓体的一侧，因此认为氮的富集使表面膜不易破坏，而钥则有利于再钝化，两者结合，降低了钢表面的孔蚀引发敏感性.关于模拟闭塞区溶液的pH值随时间的变化见图5-10.含0. 28%N的钢经12h后，其闭塞液pH值下降已甚缓，最后稳定在2.3左右，其他钢都已下降至2.。以下;用Nessler试剂检测时，只有含。.28%N的钢的闭塞液变黄，泛明有微量NF片存在.这与氮俏耗了溶液中的H十，减缓了pH道的下降有关。