不鏽鋼耐腐蝕性的含(hán)義及(jí)分類
不鏽(xiù)鋼隻是耐腐蝕鋼(gāng),而非完全意(yì)義上的不鏽。到目(mù)前為止(zhǐ)沒有發明在任何條件下均不腐蝕的鋼。因此,具體的鋼種是有具體的適用環境的。
不鏽鋼的耐腐蝕原理:
①加入合金(jīn)元素Cr、Ni等提高基體金屬的電極電位,減(jiǎn)少微電池的數量,可有(yǒu)效(xiào)地提高鋼的耐(nài)蝕性。
②加入合金元素使鋼在室溫下獲得(dé)單相固溶組織(zhī),也(yě)能(néng)減少微(wēi)電池數量(liàng),從而提高鋼的耐蝕(shí)性。
③在鋼中加入合金(jīn)元素鉻使鋼的表麵形成結構致密、不溶入(rù)腐蝕介質、電阻又高(gāo)的Cr2O3鈍(dùn)化膜,這種鈍化膜結構致密、穩定,厚度1-6nm。是金屬基體的保護膜,並且隨著(zhe)鋼中鉻含量的增加,鈍化膜的厚度和強度也會相應增加。
不鏽鋼腐蝕的分類、預防
1.點蝕
點蝕(如圖1所示(shì))又稱坑蝕和小孔腐蝕,是不鏽鋼常見局部(bù)腐蝕之一。一般情(qíng)況下點蝕的深度要比其直徑大(dà)的多。當介質中存在某些活性陰離子(CI-)時,這些陰離子首(shǒu)先被吸附在金(jīn)屬表麵某些點上,從而使不鏽鋼表麵鈍化膜發生(shēng)破壞。鋼中會存在缺陷、雜質和溶質等的不(bú)均一性,一旦表麵鈍化膜破壞,在表麵缺陷處易顯露基(jī)體金屬,使其呈活化態(tài),而鈍化膜處為鈍(dùn)態,這(zhè)樣就(jiù)形(xíng)成了活性-鈍性腐蝕電池,由於陽極麵(miàn)積比陰(yīn)極麵積小的多,陽(yáng)極電流密度很大(dà),腐蝕(shí)往深處發(fā)展(zhǎn),金屬表麵很快就被腐(fǔ)蝕成小孔(kǒng)。

圖1 鹽水中使用的SUS304鋼管上的點(diǎn)蝕(shí)
防止點蝕的途徑
①選(xuǎn)用(yòng)耐點蝕的材料,鋼中添加鉬並提高鉻含量,如(rú)316L鋼種(zhǒng);
②采用合理的熱處理製度,使不鏽鋼基體處於完全固溶狀態;
③減少溶液中鹵(lǔ)素離子的(de)濃度,提高溶液的PH值;
④攪拌溶液,避免溶液的局部濃縮,防止雜質附(fù)著在鋼表麵上;
⑤提高不鏽鋼的表麵光潔度;
⑥降低介質(zhì)的溫(wēn)度;
⑦采用陰極(jí)保護措施。
2.縫隙腐蝕
金(jīn)屬與金屬或金屬與非金(jīn)屬之間構成狹窄的縫隙,縫隙內有關(guān)物質的移動受到了阻滯,形成濃差電池從而產生局部腐蝕(shí),這種腐蝕稱為縫隙腐(fǔ)蝕(如圖2所示),常發生在不鏽鋼設備的連接(jiē)處。

圖2 在鹽水中使(shǐ)用的(de)一(yī)個扁平式熱交換器(qì)內的(de)墊圈底部的縫隙腐蝕
防(fáng)止縫隙腐蝕的途徑(jìng)
①選用耐縫隙腐蝕的材料,可選用(yòng)含鉬的不鏽鋼(gāng)和含鈦的不鏽(xiù)鋼。
②改善設計方案,盡(jìn)量(liàng)避免有縫隙的設計,或使縫(féng)隙盡量敞開。盡可能避免采用(yòng)金(jīn)屬與非金屬的聯接件。
③增加介質(zhì)液體的流量,防止雜質及汙染物在縫隙部位沉積 。
④增大PH值(zhí),減少CI-離子濃度,降低縫隙腐蝕敏感性。
3.應力腐蝕
應力腐蝕(SCC)是指金屬和合金在腐蝕介質和拉應力的同時作用下引起的金屬破裂。應力腐蝕的特(tè)征是形成腐蝕-機械裂縫,這種裂縫不僅可以沿著晶界發展,而且也可穿過晶粒。由於裂縫向(xiàng)金屬內部發(fā)展,使金屬結構的機械強度大大降(jiàng)低,嚴重時(shí)能使金屬(shǔ)設備突然損壞。
防止(zhǐ)應力腐蝕的途徑
①正(zhèng)確選用材料,避免使用對應力腐蝕敏感的材料。
②合理設計,避免加工程(chéng)度過大,殘餘(yú)應力大或(huò)應力集中。
③注意(yì)使用條件,避免表麵積存(cún)腐蝕介質(zhì),尤其(qí)是要避免氯離子的局(jú)部濃縮。
4.晶間腐(fǔ)蝕
晶間腐蝕是材料沿著晶粒間界受到腐蝕,使晶粒間(jiān)喪失結合力的一種局部腐蝕現象。受到這種腐蝕破壞的(de)零件,有時候外表仍是光亮完好(hǎo)的,但由於晶粒(lì)之間的結合力喪失,材料的強度已(yǐ)基本喪失,嚴重的會喪失金屬(shǔ)聲音(yīn)。
產生晶間腐蝕的原因一般普遍認為是晶界合金元素的貧化(huà)。就是經過敏化溫度的鋼,在晶界析出鉻(gè)的化(huà)合物,沿晶界就(jiù)會形成貧鉻區,在腐蝕介質的作用下,沿晶界的貧鉻區(qū)先發生腐蝕。
不論是奧氏體、鐵素體或雙相不鏽鋼都可能出現晶(jīng)間腐蝕。奧氏體和雙相不鏽(xiù)鋼晶間腐蝕的敏化溫度範圍是450℃~850℃,鐵素(sù)體不鏽鋼在850℃以上。

圖3 使用在硫酸酸洗液中的一個(gè)AISI316鉤具,其焊縫周圍(wéi)發生的晶(jīng)間腐(fǔ)蝕
防止(zhǐ)晶間腐蝕的途(tú)徑
①鉻元素含量增大,可以降低晶間腐蝕敏感性。
②添加穩定化元素鈦和铌(ní),因鈦和(hé)铌與碳的親和力強(qiáng),可以生成穩定的NbC和TiC,避免(miǎn)鉻與碳結合,從而減少晶間(jiān)貧鉻區的產生。
③碳、氮、磷、矽等元素的存在對材料耐晶間輻射都是不(bú)利的,因此要盡量降低這些元素的含量。
④熱處理時要避免在敏化溫度區間停留時間過長,避免在(zài)晶間碳化物的析出及晶粒粗大化。
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不鏽(xiù)鋼腐蝕的種(zhǒng)類(lèi)和定(dìng)義
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