1. 鉻、鉬等元素對(duì)鐵素體不銹鋼耐蝕性能的影響


  岡田等(1973年)通過(guò)氯化鐵浸泡試驗(yàn)和陽(yáng)極極化試驗(yàn),檢測(cè)了Cr(20%~30%)、Mo(0%~4%)及Nb(0%~2%)對(duì)鐵素體不銹鋼點(diǎn)腐蝕性的影響,結(jié)果顯示耐點(diǎn)腐蝕性主要由鉻和鉬的含量決定,當(dāng)鉻含量為25%以上時(shí),鐵的鈍化特性明顯得到改善。由此,岡田研制開(kāi)發(fā)了25 Cr-3Mo-0.7Nb-0.03C鋼。為了進(jìn)一步增強(qiáng)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(diǎn)腐蝕能力反而下降,這是因?yàn)殍F素體單相變成了雙相的緣故。另外,小川等(1978年)通過(guò)AES、XPS發(fā)現(xiàn),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(wěn)定,這正是高鉻鋼擁有良好的耐點(diǎn)腐蝕能力的原因所在。


  宮川等(1975年)[41]使用25℃、5%NaCl溶液,檢測(cè)了Mo(0.5%~5%)、Mn(0%~3%)、S(0%~0.095%)如何影響18Cr鋼在食鹽水中的點(diǎn)腐蝕電位,結(jié)果表明鉬含量增加后,點(diǎn)腐蝕電位升高(即耐點(diǎn)腐蝕能力增強(qiáng));錳含量在1%以上時(shí)點(diǎn)腐蝕電位不受影響,1%以下時(shí)含量越少,點(diǎn)腐蝕電位越高;硫含量越多,點(diǎn)腐蝕電位越低。


  久松等(1976年)采用再鈍化電位(縫隙內(nèi)溶解反應(yīng)完全停止后,再度發(fā)生鈍化的電位)此為衡量縫隙腐蝕安全性的標(biāo)準(zhǔn),研究了鉬含量對(duì)25%Cr鋼的影響,表明鉬具有防止縫隙腐蝕的效果。


  還有,辻(1976年)等分析了Cr(16.9%~19.0%)、Mo(0%~3%)及各種微量元素的含量對(duì)5%FeCl3+0.05 mol/dm3HCl溶液中的18Cr-Mo系鋼點(diǎn)腐蝕的影響,其中對(duì)耐點(diǎn)腐蝕性影響較大的鉻及鉬的影響如下式所示。


  30℃時(shí)的腐蝕度=35.25-1.53(%Cr)-1.65(%Mo),g/(㎡·h)


  50℃時(shí)的腐蝕度=43.60-1.24(%Cr)-2.55(%Mo),g/(㎡·h)


  由此可知,鉬的影響效果是鉻的1~2倍。另外,它還表明了含有Cr、Mo組合成分的鋼19Cr-2Mo和18Cr-3Mo都具有比SUS304更強(qiáng)的耐點(diǎn)腐蝕性,而Si、Mn、Ni、Cu、P、S對(duì)點(diǎn)腐蝕的影響都很小。


  另外,岡田等(1987年)[44]使用54種不銹鋼,測(cè)定了它們?cè)?0℃、5%NaCl溶液中的縫隙腐蝕的臨界電位,即縫隙腐蝕再鈍化電位,然后經(jīng)過(guò)重回歸分析,更加明確了合金元素對(duì)縫隙腐蝕的影響,其中Mo、Ni元素使鐵素體不銹鋼(15種)的縫隙腐蝕再鈍化電位升高。另外,還在25℃的12%NaCl溶液中測(cè)定了衡量耐縫隙腐蝕能力的去鈍化pH值[45](pHa depassivation pH,由于金屬離子的加水分解,縫隙內(nèi)的pH值下降,活性溶解開(kāi)始的pH值),鐵素體的脫離鈍化pH值如下式所示,Mo、Ni的影響同樣存在。


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


2. 鈦、鈮、鋯元素對(duì)鐵素體不銹鋼耐蝕性能的影響


與Cr、Mo不同,為防止鐵素體不銹鋼發(fā)生晶間腐蝕而添加的Ti、Nb、Zr等元素,是通過(guò)固定C、N來(lái)改善耐點(diǎn)腐蝕性和耐縫隙腐蝕性的,另外Ti還擁有其他功效。


首先,小林等(1973年)研究了V、Ti、Zr的添加對(duì)17Cr、17Cr-2Mo、25Cr、25Cr-1Mo鋼耐點(diǎn)腐蝕性的影響,結(jié)果表明Ti、Zr通過(guò)固定C、N來(lái)抑制鉻的碳化物或氮化物的生成,由此來(lái)影響鋼的耐點(diǎn)腐蝕性。而且他們還在試驗(yàn)中證明了釩對(duì)耐點(diǎn)腐蝕的影響雖然與C、N的固定無(wú)關(guān),但釩的影響程度比鉬要小。


另外,門(mén)等(1976年)證明了在17Cr系鋼中添加鈦后,其耐點(diǎn)腐蝕性(耐銹性)增強(qiáng),尤其是未與C、N結(jié)合的固溶Ti的含量達(dá)到0.2%以上時(shí),容易引發(fā)腐蝕的MnS消失,并變?yōu)門(mén)iS.山本等(1976年)針對(duì)C、N影響大大減少的超低C、N13Cr鋼所做試驗(yàn)表明,添加0.3%的Ti后,鈍化膜會(huì)更加穩(wěn)定,因此固溶Ti能有效防止腐蝕。


足立等(1978年)也對(duì)17Cr鋼進(jìn)行了系統(tǒng)性的研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn)鈦或鈮的添加能提高17Cr鋼的耐點(diǎn)腐蝕性,這一效果能通過(guò)這些元素與C+N總量的比例來(lái)表示,而添加了Ti元素的鋼材耐點(diǎn)腐蝕能力更強(qiáng)。這是因?yàn)樘砑恿蒜壴氐匿摬闹泻蠱nS,而鈦促使了硫化物的生成,這使容易引發(fā)腐蝕的MnS消失。而且鈦也有抑制蝕孔內(nèi)活性溶解的作用。另外,中田等(1979年)也認(rèn)為在17Cr-Ti鋼中,主要原材料和介質(zhì)的耐蝕性也隨著鈦含量的增多而提高,固溶鈦改善了耐銹性。


并且,根據(jù)足立等(1978年)的研究,在耐蝕性更好的18Cr-2Mo中添加鈦和鈮后,鈦和鈮的差別顯示不出來(lái)。