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不銹鋼的耐腐蝕性 通常隨著鉻含量的增加而增加。基本原理是,當鋼中有足夠的鉻時,鋼表面會形成非常薄至致密的氧化膜,從而防止進一步的氧化或腐蝕。氧化環境可以增強膜的強度,而還原環境不可避免地會破壞膜,導致鋼的腐蝕。
不銹鋼的耐大氣腐蝕能力基本上是大氣中氯化物含量的函數。因此,腐蝕海洋或其他氯化物源附近的不銹鋼極為重要。一定量的雨水只有對鋼表面的氯化物濃度起作用才重要。
農村環境1Cr13、1Cr17和奧氏體不銹鋼可用于多種用途,并且外觀不會有明顯變化。因此,可以根據價格,市場可獲得性,機械性能,加工性能和外觀選擇暴露在農村地區的不銹鋼。
工業環境在沒有氯化物污染的工業環境中,1Cr17和奧氏體不銹鋼可以長時間工作,基本不生銹,并且可能在表面形成污垢膜,但是當去除污垢膜后,仍可以保持原始狀態。外觀亮麗。在含氯化物的工業環境中,不銹鋼會生銹。
海洋環境1Cr13和1Cr17不銹鋼會在短時間內形成薄的防銹膜,但不會引起明顯的尺寸變化。當暴露在海洋環境中時,可能會出現奧氏體不銹鋼,例如1Cr17Ni7、1Cr18Ni9和0Cr18Ni9。腐蝕。腐蝕通常很淺,很容易清除。0Cr17Ni12M02含鉬不銹鋼在海洋環境中基本上具有耐腐蝕性。
除大氣條件外,還有其他兩個因素會影響不銹鋼的耐大氣腐蝕性能。即,表面狀態和制造過程。精加工水平會影響不銹鋼在含氯環境中的耐腐蝕性。亞光表面(亞光)對腐蝕非常敏感。也就是說,普通的工業精加工表面對腐蝕的敏感性較低。表面處理水平也會影響灰塵和銹蝕的去除。從高度拋光的表面去除污垢和銹蝕很容易,但是從粗糙的表面去除則很困難。對于粗糙的表面,如果要保持原始的表面狀態,則需要經常清潔。
當在鹵化物溶液,特別是氯化物溶液中使用不銹鋼時,應考慮到即使腐蝕速率通常較低,在某些條件下也會發生點蝕和/或應力腐蝕開裂。盡管在存在氯化物的情況下使用不銹鋼有許多出色的效果(例如食品加工設備和在相對低溫條件下流動的海水),但必須分別考慮各種用途。是否發生點蝕或應力腐蝕開裂取決于許多因素和因素,例如環境,設備設計和操作。
如前所述,不銹鋼出色的耐腐蝕性是由于在鋼表面上形成了不可見的氧化膜,使其變得無源。鈍化膜是由于鋼在暴露于大氣中時與氧氣發生反應或與其他含氧環境接觸而形成的。如果鈍化膜被破壞,不銹鋼將繼續腐蝕。在許多情況下,鈍化膜僅在金屬表面和局部被破壞。腐蝕的作用是形成細小的孔或凹坑,導致在材料表面上不規則分布的小凹坑狀腐蝕。
點蝕可能是與去極化劑結合使用時氯離子的腐蝕。鈍化金屬(例如不銹鋼)的點蝕通常是由于鈍性膜被某些侵蝕性陰離子局部破壞以及保護具有高耐蝕性的鈍態而引起的。通常需要一個氧化環境,但這也是點蝕的條件。發生點蝕的介質是重金屬離子,例如FE3 +,Cu2 +,Hg2 +或lü化鈉溶液,在NaCl,Ca2 +堿金屬和堿土金屬離子中含有H2O2,O2等的C1-,Br-,I-, Cl04溶液。
點蝕率隨溫度升高而增加。例如,在濃度為4%至10%lv化鈉的溶液中,由點蝕引起的重量損失在90°C時大;對于更稀的溶液,大值出現在更高的溫度下。
含有2%-4%鉬的奧氏體不銹鋼具有良好的抗點蝕性。使用含鉬的奧氏體不銹鋼可以顯著減少點蝕或一般腐蝕,例如氫化鈉溶液,海水,亞硫酸,硫酸,磷酸和甲酸。
碳含量低于0.03%的不穩定奧氏體不銹鋼(無鈦或無鈮等級)如果未進行適當的熱處理,在某些環境中容易發生晶間腐蝕。當這些鋼在425至815°C之間加熱或在此溫度范圍內緩慢冷卻時,就會發生晶間腐蝕。這種熱處理導致碳化物在晶界處沉淀(敏化),并導致近區域的鉻耗竭,使這些區域易于腐蝕。在焊接過程中也會出現敏化現象,從而在常用方法是65%硝酸腐蝕測試方法。在測試期間,將鋼樣品置于沸騰的65%硝酸溶液中48小時,共進行5個循環,并在每個循環中測量重量損失。通常,五個測試周期的平均腐蝕速率應不超過0.05毫米/月。
奧氏體不銹鋼焊接結構的晶間腐蝕可通過以下方法防止:
焊接鐵素體不銹鋼在某些介質中也可能表現出晶間腐蝕。這是由于鋼從925°C以上快速冷卻時碳化物或氧化物的沉淀和金屬晶格應變引起的。焊接后進行的應力消除熱處理可以消除應力并恢復耐腐蝕性。在某些介質中,向1Cr17不銹鋼中添加超過8倍的鈦碳含量通常可以減少焊接鋼結構的晶間腐蝕。但是,添加鈦在濃硝酸中無效。
應力腐蝕開裂是靜應力和腐蝕的組合,會導致裂紋和金屬脆化。只有拉應力會導致這種形式的損壞。實際上,在某些環境中,所有金屬和合金(極少數金屬除外)都容易產生應力腐蝕開裂。某些金屬的損壞是“應力腐蝕”或“氫脆”(例如,高)。對于強度鋼在硫化氫中的開裂,也存在一些不同的觀點。為討論起見,所有此類損壞都是由外部環境引起的。包括在應力腐蝕開裂中。
硬化(淬火和回火)馬氏體不銹鋼對含有氯化物,熱氫氧化物或硝酸鹽或硫化氫的溶液中的應力腐蝕開裂敏感。對于奧氏體不銹鋼,濃氯化物的氫氧化物溶液是引起應力腐蝕開裂的主要介質。已經表明,其他幾種環境也會在奧氏體和馬氏體不銹鋼中引起應力腐蝕開裂。但是,應該注意的是,在許多這樣的環境中,雜質的存在可能會引起裂紋。
敏化的奧氏體不銹鋼對晶間形式的應力腐蝕開裂很敏感。如果敏感度很高和/或應力很高,則這種形式的裂紋可能會在認為很弱的環境中產生。除非經過足夠的測試證明所遇到的環境不會引起晶間應力腐蝕開裂,否則增敏和奧氏體不銹鋼不得用于應力條件。
應力腐蝕開裂發生的環境通常非常復雜。例如,所涉及的應力通常不僅是工作應力,還包括在金屬中產生,焊接或熱處理的殘余應力的組合。通常可以通過制造后的應力消除方法來緩解這種情況。如上所述,在同一齒輪中,引起裂紋的腐蝕性介質通常只是被加工產品中的雜質。在整體解決方案中,存在的腐蝕性介質的量可能不足以引起裂紋,但是在裂紋處或液體上方的飛濺區域中,介質的局部濃度可能會造成損壞。
盡管有幾種防止應力腐蝕開裂的通用方法,但是較好的方法是使用在這種環境下耐應力腐蝕開裂的材料。因此,在熱氯化物環境中,應使用0Cr18Ni13Si4(美國AISLX M15)或鐵素體不銹鋼。通常適合在硫化氫環境中使用鐵素體和奧氏體不銹鋼,并且不能使用硬化的馬氏體不銹鋼。
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