不銹钢的品种特性及用途共31页.docx
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不銹钢的品种特性及用途共31页
不銹鋼的品種特性及用途
特性
不銹鋼的發展是因為有其自身的特性,而特性滿足了需要。
不銹鋼的最重要的特性是耐蝕性能,但是又絕不是僅僅具有耐蝕性能,而且還具有特有的力學性能(屈服強度、抗拉強度、蠕變強度、高溫強度、低溫強度等)、物理性能(密度、比熱容、線膨脹係數、、導熱係數、電阻率、磁導率、彈性係數等)、工藝性能(成形性能、焊接性能、切削性能等)以及金相(相組成、組織結構等)等。
這些性能構成了不銹鋼的特性,下面僅就其中一些最基本的特性進行簡要的介紹。
一、力學性能
(一)強度(抗拉強度、屈服強度)
不銹鋼的強度是由各種因素不確定,但最重要的和最基本的因素是其中添加的不同化學因素,主要是金屬元素。
不同類型的不銹鋼由於其化學成分的差異,就有不同的強度特性。
(1)馬氏體型不銹鋼
馬氏體型不銹鋼與普通合金鋼一樣具有通過淬火實現硬化的特性,因此可通過選擇牌號及熱處理條件來得到較大範圍的不同的力學性能。
馬氏體型不銹鋼從大的方面來區分,屬於鐵-鉻-碳系不銹鋼。
進而可分為馬氏體鉻系不銹鋼和馬氏體鉻鎳系不銹鋼。
在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鉻、碳和鉬等元素時強度的變化趨勢和在馬氏體鉻系不銹鋼中添加鎳的強度特性如下所述。
馬氏體鉻系不銹鋼在淬火-回火條件下,增加鉻的含量可使鐵素體含量增加,因而會降低硬度和抗拉強度。
低碳馬氏體鉻不銹鋼在退火條件下,當鉻含量增加時硬度有所提高,而延伸率略有下降。
在鉻含量一定的條件下,碳含量的增加使鋼在淬火後的硬度也隨之增加,而塑性降低。
添加鉬的主要目的是提高鋼的強度、硬度及二次硬化效果。
在進行低溫淬火後,鉬的添加效果十分明顯。
含量通常少於1%。
在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中,含一定量的鎳可降低鋼中的δ鐵素體含量,使鋼得到最大硬度值。
馬氏體型不銹鋼的化學成分特徵是,在0.1%-1.0%C,12%-27%Cr的不同成分組合基礎上添加鉬、鎢、釩、和鈮等元素。
由於組織結構為體心立方結構,因而在高溫下強度急劇下降。
而在600℃以下,高溫強度在各類不銹鋼中最高,蠕變強度也最高。
(2)鐵素體型不銹鋼
據研究結果,當鉻含量小於25%時鐵素體組織會抑制馬氏體組織的形成,因而隨鉻含量的增加其強度下降;高於25%時由於合金的固溶強化作用,強度略有提高。
鉬含量的增加可使其更易獲得鐵素體組織,可促進α’相、б相和x相的析出,並經固溶強化後其強度提高。
但同時也提高了缺口敏感性,從而使韌性降低。
鉬提高鐵素體型不銹鋼強度的作用大於鉻的作用。
鐵素體型不銹鋼的化學成分的特徵是含11%-30%Cr,其中添加鈮和鈦。
其高溫強度在各類不銹鋼中是最低的,但對熱疲勞的抗力最強。
(3)奧氏體型不銹鋼
奧氏體型不銹鋼中增加碳的含量後,由於其固溶強化作用使強度得到提高。
奧氏體型不銹鋼的化學成分特性是以鉻、鎳為基礎添加鉬、鎢、鈮和鈦等元素。
由於其組織為面心立方結構,因而在高溫下有高的強度和蠕變強度。
還由於線膨脹係數大,因此比鐵素體型不銹鋼熱疲勞強度差。
(4)雙相不銹鋼
對鉻含量約為25%的雙相不銹鋼的力學性能研究表明,在α+r雙相區內鎳含量增加時r相也增加。
當鋼中的鉻含量為5%時,鋼的屈服強度達到最高值;當鎳含量為10%時,鋼的強度達到最大值。
(二)蠕變強度
由於外力的作用隨時間的增加而發生變形的現象稱之為蠕變。
在一定溫度下特別是在高溫下、載荷越大則發生蠕變的速度越快;在一定載荷下,溫度越高和時間越長則發生蠕變的可能性越大。
與此相反,溫度越低蠕變速度越慢,在低至一定溫度時蠕變就不成問題了。
這個最低溫度依鋼種而異,一般來說純鐵在330℃左右,而不銹鋼則因己採取各種措施進行了強化,所以該溫度是550℃以上。
和其他鋼一樣,熔煉方式、去氧方法、凝固方法、熱處理和加工等對不銹鋼的蠕變特性有很大的影響。
據介紹,在美國進行的對18-8不銹鋼進行蠕變強度試驗表明,取自同一鋼錠同一部位的試料的蠕變斷裂時間的標準今偏差是平均值的約11%,而取自不同鋼錠的上、中、下不同部位的試料的標準偏差與平均值相差則達到兩倍之多。
又據在德國進行的試驗結果表明,在10的5次冪h時間下0Cr18Ni11Nb鋼的強度為小於49MPa至118MPa,散差很大。
(三)疲勞強度
高溫疲勞是指材料在高溫下由於週期反復變化著的應力的作用而發生損傷至斷裂的過程。
對其進行的研究結果表明,在某一高溫下,10的8次冪次高溫疲勞強度是該溫度下高溫抗拉強度的1/2。
熱疲勞是指在進行加熱(膨脹)和冷卻(收縮)的過程中,當溫度發生變化和受到來自外部的約束力時,在材料的內部相應於其本身的膨脹和收縮變形產生應力,並使材料發生損傷。
當快速地反復加熱和冷卻時其應力就具衝擊性,所產生的應力與通常情況相比更大,此時有的材料呈脆性破壞。
這種現象被稱之為縶衝擊。
熱疲勞和熱衝擊是有著相似之處的現象,但前者主要伴隨大的塑性應變,而後者的破壞主要是脆性破壞。
不銹鋼的成分和熱處理條件對高溫疲勞強度有影響。
特別是當碳的含量增加時高溫疲勞強度明顯提高,固溶熱處理溫度也有顯著的影響。
一般來說鐵素體型不銹鋼具有良好的熱疲勞性能。
在奧氏體不銹鋼中,高矽的且在高溫下具有良好的延伸性的牌號有著良好的熱疲勞性能。
熱膨脹係數越小、在同一熱週期作用下應變數越小、變形抗力越小和斷裂強度越高,壽命就越長。
可以說馬氏體型不銹鋼1Cr17的疲勞壽命最長,而0Cr19Ni9、0Cr23Ni13和2Cr25Ni20等奧氏體型不銹鋼的疲勞壽命最短。
另外鑄件較鍛件更易發生由於熱疲勞引起的破壞。
在室溫下,10的7次冪次疲勞強度是抗拉強度的1/2。
與高溫下的疲勞強度相比可知,從室溫到高溫的溫度範圍內疲勞強度沒有太大的差異。
(四)衝擊韌性
材料在衝擊載荷作用下,載荷變形曲線所包括的面積稱為衝擊韌性。
對於鑄造馬氏體時效不銹鋼,當鎳含量為5%時其衝擊韌性較低。
隨著鎳含量的增加,鋼的強度和韌性可得到改善,但鎳含量大於8%時,強度和韌性值又一次下降。
在馬氏體鉻鎳系不銹鋼中添加鉬後,可提高鋼的強度且可保持韌性不變。
在鐵素體型不銹鋼中增加鉬的含量雖可提高強度,但缺口敏感性也被提高而使韌性下降。
在奧氏體型不銹鋼中具有穩定奧氏體組織和鉻鎳系奧氏體不銹鋼的韌性(室溫下韌性和低溫下韌性)非常優良,因而適用於在室溫下和低溫下的各種環境中使用。
對於有穩定奧氏體組織和鉻錳系奧氏體不銹鋼。
添加鎳可進一步改善其韌性。
雙相不銹鋼的衝擊韌性隨鎳含量的增加而提高。
一般來說,在a+r兩相區內其衝擊韌性穩定在160-200J的範圍內。
二、工藝性能
(一)成形性能
不銹鋼的成形性能因鋼種的不同,即結晶結構的不同而有很大的差異。
如鐵素體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼和成形性能由於前者的晶體結構是體心立方,而後者的晶體結構是面心立方而有顯著的差異。
鐵素體不銹鋼的凸緣成形性能與n值(加工硬化指數)有關,深沖加工性能與r值(塑性應變化)有關。
其中r值由不同的生產工藝下的不同的組織集合來決定。
採取一些措施來顯著減少固溶碳和固溶氮,可大大改善r值並使深沖性能得到大幅度的提高。
奧氏體型不銹鋼一般來說n值較大,在進行加工的過程中由於塑性誘發相變而生成馬氏體,因而有較大的n值和延伸率,可進行深沖加工和凸緣成形。
有一部分奧氏體型不銹鋼在深沖加工後,經一段時間會產生與衝壓方向一致的縱向裂紋,即所謂的“時效裂紋”。
為此採用高鎳,低氮和低碳的奧氏體型不銹鋼可避免該缺陷的發生。
奧氏體型不銹鋼不所含的鎳可明顯降低鋼的冷加工硬化傾向,其原因是可使奧氏體的穩定性增加,減少或消除了冷加工過程中的馬氏體轉變,降低廠冷加工硬化速率,強度降低和塑性提高。
在雙相不銹鋼中增加鎳的含量可降低馬氏體轉變溫度,從而改善了冷加工變形性能。
在評價不銹鋼鋼板的成形加工性時,一般以綜合成形性能來標誌。
該綜合成形性能是由標誌斷裂極限的抗斷裂性(深沖性能、凸緣成形性能、邊部延伸性能、彎曲性能),標誌成形模具和材料的配合性的抗起起皺性,標誌卸載後固定形狀的形狀固定性等組成。
對不銹鋼鋼板的工藝性能進行評價主要有以下試驗方法:
(1)拉伸試驗;
(2)彎曲試驗;
(3)衝壓成形試驗;
(4)擴口試驗;
(5)衝擊試驗。
對不銹鋼鋼管的工藝性能進行評價主要有以下幾項:
(1)拉伸試驗;
(2)擴管試驗;
(3)壓扁試驗;
(4)壓潰試驗;
(5)彎曲試驗。
(二)焊接性能
在不銹鋼的應用中對不銹鋼結構進行焊接和切割是不可避免的。
由於不銹鋼本身所具有的特性,與普碳鋼相比不銹鋼的焊接及切割有著其特殊性,更易在其焊接接頭及其熱影響區(HAZ)產生各種缺陷。
焊接時要特別注意不銹鋼的物理性質。
例如奧氏體型不銹鋼的熱膨脹係數是低碳鋼和高鉻系不銹鋼的1.5倍;導熱係數約是低碳鋼的1/3,而高鉻系不銹鋼的導熱係數約是低碳鋼的1/2;比電阻是低碳鋼的4倍以上,而高鉻系不銹鋼是低碳鋼的3倍。
這些條件加上金屬的密度、表面張力、磁性等條件都對焊接條件產生影響。
馬氏體型不銹鋼一般以13%Cr鋼為代表。
它進行焊接時,由於熱影響區中被加熱到相變點以上的區域內發生a-r(M)相變,因此存在低溫脆性、低溫韌性惡化、伴隨硬化產生的延展性下降等問題。
因而對於一般馬氏體型不銹鋼焊接時需進行預熱,但碳、氮含量低的和使用r系焊接材料時可不需預熱。
焊接熱影響區的組織通常又硬又脆。
對於這個問題,可通過進行焊後熱處理使其韌性和延展性得到恢復。
另外碳、氮含量低的牌號,在焊接狀態下也有一定的韌性。
鐵素體型不銹鋼以18%Cr鋼為代表。
在含碳量低的情況下有良好的焊接性能,焊接裂紋敏感性也較低。
但由於被加熱至900℃以上的焊接熱影響區晶粒顯著變粗,使得在室溫下缺少延伸性和韌性,易發生低溫裂紋。
也就是說,一般來講鐵素體型不銹鋼有475℃脆化、700-800℃長時間加熱下發生б相脆性、夾雜物和晶粒粗化引起的脆化、低溫脆化、碳化物析出引起耐蝕性下降以及高合金鋼中易發生的延遲裂紋等問題。
通常應在焊接時進行焊前預熱和焊後熱處理,並在具有良好韌性的溫度範圍進行焊接。
奧氏體型不銹鋼以18%Cr-8%Ni鋼為代表。
原則上不須進行焊前預熱和焊後熱處理。
一般具有良好的焊接性能。
但其中鎳、鉬的含量高的高合金不銹鋼進行焊接時易產生高溫裂紋。
另外還易發生б相脆化,在鐵素體生成元素的作用下生成的鐵素體引起低溫脆化,以及耐蝕性下降和應力腐蝕裂紋等缺陷。
經焊接後,焊接接頭的力學性能一般良好,但當在熱影響區中的晶界上有鉻的碳化物時會極易生成貧鉻層,而貧鉻層和出現將在使用過程中易產生晶間腐蝕。
為避免問題的發生,應採用低碳(C≤0.03%)的牌號或添加鈦、鈮的牌號。
為防止焊接金屬的高溫裂紋,通常認為控制奧氏體中的δ鐵素體肯定是有效的。
一般提倡在室溫下含5%以上的δ鐵素體。
對於以耐蝕性為主要用途的鋼,應選用低碳和穩定的鋼種,並進行適當的焊後熱處理;而以結構強度為主要用途的鋼,不應進行焊後熱處理,以防止變形和由於析出碳化物和發生δ相脆化。
雙相不銹鋼的焊接裂紋敏感性較低。
但在熱影響區內鐵素體含量的增加會使晶間腐蝕敏感性提高,因此可造成耐蝕性降低及低溫韌性惡化等問題。
對於沉澱硬化型不銹鋼有焊接熱影響區發生軟化等問題。
綜上所述,不銹鋼的焊接性能主要表現在以下幾個方面:
(1)高溫裂紋:
在這裏所說的高溫裂紋是指與焊接有關的裂紋。
高溫裂紋可大致分為凝固裂紋、顯微裂紋、HAZ(熱影響區)的裂紋和再加熱裂紋等。
(2)低溫裂紋:
在馬氏體型不銹鋼和部分具有馬氏體組織的鐵素體型不銹鋼中有時會發生低溫裂紋。
由於其產生的主要原因是氫擴散、焊接接頭的約束程度以及其中的硬化組織,所以解決方法主要是在焊接過程中減少氫的擴散,適宜地進行預熱和焊後熱處理以及減輕約束程度。
(3)焊接接頭的韌性:
在奧氏體型不銹鋼中為減輕高溫裂紋敏感性,在成分設計上通常使其中殘存有5%-10%的鐵素體。
但這些鐵素體的存在導致了低溫韌性的下降。
在雙相不銹鋼進行焊接時,焊接接頭區域的奧氏體量減少而對韌性產生影響。
另外隨著其中鐵素體的增加,其韌性值的顯著下降的趨勢。
己證實高純鐵素體型不銹鋼的焊接接頭的韌性顯著下降的原因是由於混入了碳、氮和氧的緣故。
其中一些鋼的焊接接頭中的氧含量增加後生成了氧化物型夾雜,這些夾雜物成為裂紋發生源或裂紋傳播的途徑使得韌性下降。
而有一些鋼則是由於在保護氣體中混入了空氣,其中的氮含量增加在基體解理面{100}面上產生板條狀Cr2N,基體變硬而使得韌性下降。
(4)б相脆化:
奧氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼和雙相不銹鋼易發生б相脆化。
由於組織中析出了百分之幾的相,韌性顯著下降。
б相一般是在600-900℃範圍內析出,尤其在750℃左右最易析出,作為防止б相產生的預防性措施,奧氏體型不銹鋼中應儘量減少鐵素體的含量。
(5)475℃脆化:
在475℃附近(370-540℃)長時間保溫時,使Fe-Cr合金分解為低鉻濃度的a固溶體和高鉻濃度的a’固溶體中鉻濃度大於75%時形變由滑移變形轉變為孿晶變形,從而發生475℃脆化。
(三)切削性能
不同的不銹鋼的切削性能有很大的差異。
一般所說不銹鋼的切削性能比其他鋼差,是指奧氏體型不銹鋼的切削性能差。
這是由於奧氏體不銹鋼的加工硬化嚴重,導熱係數低造成的。
為此在切削過程中需使用水性切削冷卻液,以減少切削熱變形。
特別是當焊接時的熱處理不好時,無論是怎樣提高切削精度,其變形也是不可避免的。
其他類型如馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼等不銹鋼的切削性能只要不是淬火後進行切削,那麼與碳素鋼沒有太大的不同。
但兩者均是含碳量越高則切削性能越差。
沉澱硬化型不銹鋼由於其不同的組織和處理方法而顯示不同的切削性能,但一般來說其切削性能在退火狀態下與同一系列及同一強度的馬氏體型不銹鋼和奧氏體型不銹鋼相同。
欲改善不銹鋼的切削性能,與碳素鋼一樣可通過添加硫、鉛、鉍、硒和碲等元素來實現。
其中添加如硫硒和碲等元素可減輕工具的磨損,添加鉛和鉍等元素可改善切削狀態。
雖然添加硫可改善不銹鋼的切削性能,但是由於它是以MnS化合物的形式存在於鋼中,所以使得耐蝕性明顯下降。
為解決這個問題,通常是添加少量的鉬或銅。
(四)淬透性
對於馬氏體鉻鎳不銹鋼,一般需進行淬火-回火熱處理。
在這個過程中不同的合金元素及其添加量對淬透性有不同的影響。
對馬氏體型不銹鋼進行淬火時是從925-1075℃溫度進行急冷。
由於相變速度低,因此無論是油冷還是空泠都可得到充分的硬化。
同樣在必須進行的回火過程中,由於回火條件的不同可得到大範圍的不同力學性能。
在馬氏體鉻不銹鋼中,由於鉻的添加可提高鐵碳合金的淬透性,因而在需要進行淬火鋼中得到廣泛的應用。
鉻的主要作用是可以降低淬火的臨界冷卻速度,使鋼的淬透性得到明顯的提高。
從C曲線來看,由於鉻的添加使奧氏體發生轉變的速度減慢,C曲線明顯右移。
在馬氏體鉻鎳不銹鋼中,鎳的添加可提高鋼的淬透性和可淬透性。
含鉻接近20%的鋼中若不添加鎳則無淬火能力。
添加2%-4%的鎳可恢復淬火能力。
但其中鎳的含量不能過高,否則過高的鎳含量不僅會擴大r相區,而且還會降低Ms溫度,這樣使鋼成為單相奧氏體組織也喪失了淬火能力。
選擇適當的鎳含量,可提高馬氏體不銹鋼的回火穩定性,並降低回火軟化程度。
另外,在馬氏體鉻鎳不銹鋼中添加鉬可增加鋼的回火穩定性。
鐵素體型不銹鋼雖然由於在高溫下不產生奧氏體,因而不能通過進行淬火來實現硬化,但是低鉻鋼中發生部分馬氏體相變。
奧氏體型不銹鋼屬於Fe-Cr-Ni系和Fe-Cr-Mn系,為奧氏體組織。
因此從低溫到高溫的大的範圍內均表現出高的強度和良好的延伸性能。
可通過進行從1000℃以上開始的急冷的固溶化處理來得到非磁性的全部奧氏體組織,從而得到良好的耐蝕性和最大的延伸率。
三、物理性能
(一)一般物理性能
和其他材料一樣,物理性能主要包括以下3個方面:
熔點、比熱容、導熱係數和線膨脹係數等熱力學性能,電阻率、電導率和磁導率等電磁學性能,以及楊氏彈性模量、剛性係數等力學性能。
這些性能一般都被認為是不銹鋼材料的固有特性,但是也會受到諸如溫度、加工程度和磁場強度的影響。
通常情況下不銹鋼與純鐵相比導熱係數低、電阻大,而線膨脹係數和導磁率等性能則依不銹鋼本身的結晶結構而異。
表4-1-表4-5中列出了馬氏體型不銹鋼、鐵素體型不銹鋼、奧氏體型不銹鋼、沉澱硬化型不銹鋼和雙相不銹鋼主要牌號的物理性能。
如密度、熔點、比熱容、導熱係數、線膨脹係數、電阻率、磁導率和縱向彈性係數等參數。
(二)物理性能與溫度的相關性
1.比熱容
隨著溫度的變化比熱容會發生變化,但在溫度變化的過程中金屬組織中一旦發生相變或沉澱,那麼比熱容將發生顯著的變化。
2.導熱系
在600℃以下,各種不銹鋼的導熱係數基本在10-30W/(m·℃)範圍內,隨著溫度的提高導熱係數有增加趨勢。
在100℃時,不銹鋼導熱係數由大至小的順序為1Cr17、00Cr12、2Cr25N、0Cr18Ni11Ti、0Cr18Ni9、0Cr17Ni12Mo2、2Cr25Ni20.500℃時導熱係數由大至小有順序為1Cr13、1Cr17、2Cr25N、0Cr17Ni12Mo2、0Cr18Ni9Ti、和2Cr25Ni20。
奧氏體型不銹鋼的導熱係數較其他不銹鋼略低,與普通碳素鋼相比,100℃時奧氏體型不銹鋼的導熱係數約為其1/4。
3.線膨脹係數
在100-900℃範圍內,各類不銹鋼主要牌號的線膨脹係數基本在10的負6次冪至20的負6次冪℃負1,且隨著溫度的升高呈增加趨勢。
對於沉澱硬化型不銹鋼,線膨脹係數的大小由時效處理溫度來決定。
4.電阻率
在0-900℃,各類不銹鋼主要牌號的比電阻的大小基本在70*10的負6次冪至130*10的負6次冪Ωm,且隨著溫度的增加有增加的趨勢,當作為發熱材料時,應選用電阻率低的材料。
5.磁導率
奧氏體型不銹鋼的磁導率極小,因此也被稱為非磁性材料,具有穩定奧氏體組織的鋼,如0Cr20Ni10、0Cr25Ni20等,即使對其進行大於80%的大變形量加工也不會帶磁性。
另外高碳、高氮、高錳奧氏體型不銹鋼,如1Cr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N系列以及高錳奧氏體型不銹鋼等,在大壓下量加工條件會發生ε相相變,因此保持非磁性。
在居裏點以上的高溫下,即使是強磁性材料也會喪失磁性。
但有些奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、0Cr18Ni9,因為其組織為亞穩定奧氏體組織,因而在進行大壓下量冷加工或進行低溫加工時會發生馬氏體相變,本身將具有磁性且磁導率也會提高。
6.彈性模量
室溫下鐵素體型不銹鋼的縱向彈性模量為200KN/mm的平方,奧氏體型不銹鋼的縱向彈性模量為193KN/mm的平方,略低於碳素結構鋼。
隨著溫度的升高縱向彈性模量減小,泊松比增加,橫向彈性模量(剛度)則顯著下降。
縱向彈性模量將對加工硬化和組織集合產生影響。
7.密度
含鉻量高的鐵素體型不銹鋼密度小,含鎳量高和鴚錳量高的奧氏體型不銹鋼的密度大。
在室溫下由於晶格間距的加大密度變小。
(三)低溫下的物理性能
1.導熱係數
各類不銹鋼在極低溫度下的導熱係數的大小略有差異,但總的來說是室溫下導熱係數的1/50左右。
在低溫上隨著磁通(磁通密度)的增加導熱係數增加。
2.比熱容
在極低溫度下,各種不銹鋼的比熱容有一些差異。
比熱容受溫度的影響很大,在4K時的比熱容可減小至室溫下比熱容的1/1100以下。
3.熱膨脹性
對於奧氏體型不銹鋼,在80K以下收縮率(相對於273K)的大小略有差異。
鎳的含量對收縮率有一定的影響。
4.電阻率
在極低溫度下各牌號間電阻率大小的差異加大。
合金元素對電阻率的大小有較大的影響。
5.磁性
在低溫下。
奧氏體型不銹鋼隨材質的不同其品質磁化率對負荷磁場的影響有差異。
不同的合金元素含量也有差異。
不同牌號的磁導率沒有什麼差異。
6.彈性模量
在低溫下,有磁性轉變的奧氏體型不銹鋼其泊松比相應地產生極值。
四、耐腐蝕性能
不銹鋼的耐腐蝕性能一般隨鉻含量的增加而提高。
其基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,在鋼的表面形成非常薄的至密的氧化膜,它可以防止進一步的氧化或義腐蝕。
氧化性的環境可以強化這種膜,而還原性環境則必然破壞這種膜,造成鋼的腐蝕。
(一)在各種環境中的耐腐蝕性能
1.大氣腐蝕
不銹鋼耐大氣腐蝕基本上是隨大氣中的氯化物的含量而變化的。
因此,靠近海洋或其他氯化物污染源對不銹鋼的腐蝕是極為重要的。
一定量的雨水,只有對鋼表面的氯化物濃度起作用時才是重要的。
農村環境1Cr13、1Cr17和奧氏體型不銹鋼可以適應各種用途,其外觀上不會有顯著的改變。
因此,在農村暴露使用的不銹鋼可以根據價格,市場供應情況,力學性能、製作加工性能和外觀來選擇。
工業環境在沒有氯化物污染的工業環境中,1Cr17和奧氏體型不銹鋼能長期工作,基本上保持無銹蝕,可能在表面形成汙膜,但當將汙膜清除後,還保持著原有的光亮外觀。
在有氯化物的工業環境中,將造成不銹鋼銹蝕。
海洋環境1Cr13和1Cr17不銹鋼在短時期就會形成薄的鏽膜,但不會造成明顯的尺寸上的改變,奧氏體型不銹鋼如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9,當暴露于海洋環境時,可能出現一些銹蝕。
銹蝕通常是淺薄的,可以很容易地清除。
0Cr17Ni12M02含鉬不銹鋼在海洋環境中基本上是耐腐蝕的。
除了大氣條件外,還有另外兩個影響不銹鋼耐大氣腐蝕性能的因素。
即表面狀態和製作工藝。
精加工級別影響不銹鋼在有氯化物的環境中的耐腐蝕性能。
無光表面(毛面)對腐蝕非常敏感。
即正常的工業精加工表面對銹蝕的敏感性較小。
表面精加工級別還影響汙物和銹蝕的清除。
從高精加工的表面上清除汙物和銹蝕物很容易,但從無光的表面上清除則很困難。
對於無光表面,如果要保持原有的表面狀態則需要經常的清理。
2.淡水
淡水可定義為不分酸性、鹽性或微鹹,來源於江河、湖泊、池塘或井中的水。
淡水的腐蝕性受水的pH值、氧含量和成垢傾向性的影響。
結垢(硬)水。
其腐蝕性主要由在金屬表面形成垢的數量和類型來決定。
這種垢的形成是存在其中的礦物質和溫度的作用。
非結垢(軟)水,這種水一般比硬水的腐蝕性強。
可以通過提高pH值或減少含氧量來降低其腐蝕性。
1Cr13不銹鋼明顯地比碳素鋼耐淡水腐蝕,而且在淡水中使用有極好的特徵。
這種鋼廣泛用於例如需要高強度和耐腐蝕的船塢和水壩等用途。
然而,應當考慮到在某些情況下。
1Cr13在淡水中可能對中度點蝕敏感.但是點蝕完全可以用陰極防蝕方法來避免。
1Cr17和奧氏體型不銹鋼在室溫(環境溫度)幾乎完全可以耐淡水腐蝕。
3.酸性水
酸性水是指從礦石和煤浸析出的被污染的自然水,由於是較強的酸性所以其腐蝕性比自然淡水強得多。
,由於水對礦石和煤中所含硫化物的浸析作用,酸性水中通常含有大量的游離硫酸,此外,這種水含有大量的硫酸鐵,對碳鋼的腐蝕有非常大的作用。
受酸性水作用的碳鋼設備通常很快被腐蝕。
用受酸性河水作用的各種材料所做試驗的結果表明,在這種環境下奧氏體型不銹鋼有較高的耐腐蝕性能。
奧氏體型不銹鋼在淡水和酸性河水中有極好的耐腐蝕性能,特別是其腐蝕膜對熱傳導的阻礙較小,所以在熱交換用途中廣泛使用不銹鋼管。
4.鹽性水
鹽性水的腐蝕特點是經常以點蝕的形式出現。
對於不銹鋼,在很大程度上是由於鹽性水導致起耐腐蝕作用的鈍化膜局部破壞。
這些鋼發生點蝕的其他原因是附著於不銹鋼設備上的茗荷介和其他海水有機物可形成報送的濃差電池。
一旦形成,這些電池非常活躍,並且造成大量腐蝕和點蝕。
在鹽性水高速流動的情況下,例如泵
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