【正文】 耐蝕性 不銹鋼的耐蝕性是依靠于形成在其表面的鈍化膜，根據(jù)是否具有保持這一鈍化膜的使用環(huán)境條件，隨之有明顯的不同。 不銹鋼通常在強(qiáng)氧化性的環(huán)境下，表現(xiàn)出強(qiáng)于貴金屬的耐蝕性，與其它金屬材料相比較，具有在大多數(shù)的腐蝕環(huán)境下易鈍化的特征。 不銹鋼主要分為馬氏體系、鐵素體系和奧氏體系，其中作為耐蝕性材料主要是鐵素體系和奧氏體系。馬氏體系不銹鋼含 12%C r，作為實(shí)用鋼，隨著 Cr 量的增加就越容易鈍化。鐵素體系不銹鋼在氯化物環(huán)境下，由于比奧氏體系不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂靈敏性差，所以當(dāng)作石油精制裝 置用材被廣泛使用，相反，有易產(chǎn)生孔蝕、間隙腐蝕或焊接熱影響區(qū)的晶界腐蝕的缺點(diǎn)。但是，這些缺點(diǎn)都可以通過(guò)添加 Ti、 Mo元素來(lái)改善。本系鋼種的缺點(diǎn)與奧氏體系不銹鋼相比，表面耐腐蝕性差，易產(chǎn)生常溫切口脆性、 475℃脆性、 ?脆性、焊接脆性等等，而且一轉(zhuǎn)變?yōu)榇嗷癄顟B(tài)所有的耐蝕性就下降。 奧氏體系不銹鋼通常在氧化性腐蝕環(huán)境下，使用 S US 304；在還原性酸環(huán)境下，使用含有 Mo 或含 Mo Cn元素的 S US31 31 316Ti鋼種。特別在出現(xiàn)由于受焊接等的熱影響問(wèn)題時(shí)，在氧化性環(huán)境下，希望使用 S US304L、 32 347 等低碳鋼、穩(wěn)定性鋼種；而在還原性環(huán)境下，即希望使用 S US 316L、 317L、 316J1L 等鋼種。 在不銹鋼中，還有用 Mn 置換 Ni 的 Cr MnNiN 系列，奧氏體 +鐵素體二相系不銹鋼。前者是為了節(jié)省 Ni，而將一部分或全部的 Ni以 Mn和 N 來(lái)置換的鋼種；后者的二相系不銹鋼作為 S US329J1 最近已被標(biāo)準(zhǔn)化，此鋼種易鈍化，鈍化膜的穩(wěn)定性好，置于氯化物的環(huán)境中，在孔蝕、間隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂方面，表現(xiàn)出比含有 Mo 的奧氏體不銹鋼 S US 316 更加優(yōu)越的耐蝕性。但是，在表面腐蝕性方面，由于Ni含量少，在 硫酸濃度 10%以上的情況，就比 S US316 差。 11 不銹鋼的腐蝕形態(tài) （ 1）表面腐蝕 是作為判定不銹鋼的一般耐蝕性的基準(zhǔn)。因此根據(jù)腐蝕液或者環(huán)境的化學(xué)，物理?xiàng)l件明顯不同，為發(fā)揮不銹鋼的耐蝕性，為有效地形成鈍化，至少需要 12%的 Cr，雖然對(duì)于像硝酸這樣的氧化性酸表現(xiàn)出良好的耐蝕性，但在還原性酸的情況下，易被腐蝕。然而，即使針對(duì)于還原性酸，也可以通過(guò)添加 Mo 或 C u，從而使鈍化膜明顯地被加強(qiáng)，耐蝕性上升。 不銹鋼對(duì)各種藥物的耐蝕性如表（ PI10~I21）所示。 2 （ 2）應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂 應(yīng) 力腐蝕開(kāi)裂僅在材料上施加拉伸應(yīng)力時(shí)發(fā)生，通過(guò)應(yīng)力和腐蝕的相互作用面產(chǎn)生。在焊接、冷加工引起的殘留應(yīng)力和反復(fù)冷卻加熱引起的熱應(yīng)力等是易引起這種應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的根本原因。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的特征是在主應(yīng)力方向垂直發(fā)生，還有著以下的傾向：應(yīng)力小、腐蝕性弱時(shí)容易引起晶間開(kāi)裂；應(yīng)力大、腐蝕性強(qiáng)時(shí)容易引起晶粒內(nèi)部開(kāi)裂。 馬氏體系、鐵素體系的 Cr 系不銹鋼根據(jù)不同的條件會(huì)引起應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂（主要為晶間開(kāi)裂）或氫脆，但在 MgC I2 或 NaCI 溶液中，抵抗性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于奧氏體系不銹鋼，而且在負(fù)荷應(yīng)力不大的條件下，不會(huì)引起開(kāi)裂。 奧氏體 系不銹鋼在包括氯化物水溶液的高溫環(huán)境下 ,容易開(kāi)裂 。在冷卻水、水蒸汽中的 CI大約在 50P P M 以上，使用溫度大約在 50℃以上的情況下容易發(fā)生，還有在溶解氧多的情況下，在數(shù) PP M 的 C1濃度下也會(huì)產(chǎn)生腐蝕開(kāi)裂。尤其在溶液沸點(diǎn)或沸點(diǎn)附近更容易引起開(kāi)裂，而且有時(shí)會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)裂。圖 1 表示 S US 304 在高溫高壓水中的開(kāi)裂靈敏性，圖 2 表示奧氏體不銹鋼在 MgC I2 溶液中，應(yīng)力和破裂時(shí)間的關(guān)系。 圖 1 N a Cl 濃度和溶解氧對(duì) S US 3 04 應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響 （溫度 :260℃ 負(fù)荷應(yīng)力 :2 1 00 0 psi） 作為涉及應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的影響因素，除應(yīng)力（荷重）、氯化物濃度以外，溫度、加工程度也會(huì)帶來(lái)很大的影響。溫度上升會(huì)促進(jìn)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；加工程度的影響程度是根據(jù)合金的種類(lèi)、殘留應(yīng)力的大小而變化。加工程度一般在不太大的范圍內(nèi)，隨同加工程度的深化變得 3 容易開(kāi)裂，但加工程度超過(guò) 10%時(shí)，反而也有難開(kāi)裂的情況。圖 4表示溫度和加工程度的影響。 圖 2 奧氏體系不銹鋼在沸騰 4 2%的 Mg Cl 溶液中的應(yīng)力、破斷時(shí)間曲線 圖 3 奧氏體系不銹鋼在沸騰 4 2%的 Mg Cl 溶液中的溫度和開(kāi)裂的關(guān)系 （（ a）到開(kāi)裂的時(shí)間，（ b）到開(kāi)裂發(fā)生為止的潛伏期和到開(kāi)裂傳播為止 的時(shí)間， 3 7k g/ mm 2） (4 80 00 p si) 防止應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的方法 （ a）防止腐蝕 通電防蝕、添加防腐劑、表面噴涂、控制 PH 值、除去氧化劑等都是有效的方法。 （ b）除去應(yīng)力 4 除去焊接應(yīng)變、除去熱應(yīng)力的產(chǎn)生、改善組合加工方法等。 （ c）表面處理 在表面殘余應(yīng)力方面下工夫，使其變?yōu)閴嚎s應(yīng)力。 圖 4 加工度對(duì)放于沸 騰 Mg Cl 溶液 中 S US 3 2 1 的應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂敏感性 的影響 （ 3）孔蝕 孔蝕就是在鈍化膜穩(wěn)定的情況下，當(dāng)水溶液 PH 值在中性附近，存在氧化劑和鹵素離子，尤其是 C1，鈍化膜就會(huì)局部被破壞變成電池的陽(yáng)極，而鈍化膜作為陰極，從而在這一段產(chǎn)生大的電位差，短時(shí)間內(nèi)深度侵蝕的現(xiàn)象。 不銹鋼的孔蝕通常在含有像 F e3+、 C n2+、 Hg2+那樣的氧化劑金屬離子的氯化物環(huán)境下容易產(chǎn)生，而在脫氣后的堿金屬氯化物溶液中、非氧化性金屬氯化物溶液中， PH 值低的環(huán)境下難發(fā)生。 不銹鋼的耐孔蝕性一般來(lái)說(shuō)，奧氏體系不 銹鋼比鐵素體系不銹鋼要好，為改善耐孔蝕性，需要添加 Cr、 Mo，其鋼種有 S US 329J 31317 等。圖 6 表示在氯化物溶液中的不銹鋼孔蝕性。 圖 5 在氯化二鐵溶液中不銹鋼的腐蝕度 圖 6 食鹽溶液中不銹鋼的腐蝕度 5 影響孔蝕的因素有溫度、 PH 值、氯離子濃度等，隨著溫度的上升，孔蝕電位向低側(cè)移動(dòng)的同時(shí)孔蝕數(shù)量增大，耐孔食性變差。氯離子濃度和孔蝕敏感性用孔蝕電位來(lái)表示的話就如同圖 7 所示，到一定濃度以上，具有對(duì)數(shù)直線關(guān)系、耐孔蝕性變差。 防止孔蝕方法 （ a）改善使用環(huán)境 將溶液的 PH 調(diào)成堿性，盡量在低溫下作業(yè)；避免鹵素離子的濃縮和粘附異物，進(jìn)行溶液中的氧、氯化劑濃度均一的構(gòu)造設(shè)計(jì)，并在使用上多做考慮，也可以用增加溶液的攪拌來(lái)提高溶液流動(dòng)的方法。 （ b）通電防蝕 用陰極防蝕法保持在比孔蝕電位低的電位。 （ c）材料表面措施 進(jìn)行完全固溶處理，或保持鋼表面潔凈。鋼種中含 Mo 量越多效果越好。 （ 4）晶間腐蝕 晶間腐蝕即 Cr23C 6 在結(jié)晶 晶界析出，其近旁的母相 Cr 濃 度顯著減少，而造成晶界以及其 近旁的腐蝕、材料破損的現(xiàn)象。 這種 C r23C6 的析出與合金元素 的組合、熱處理 情況有著密切的 關(guān)系。 鐵素體系不銹鋼加熱至高溫 （根據(jù)鋼種各有不同，例如 900℃ 以上）易產(chǎn)生晶間腐蝕。本系鋼 種根據(jù) Cr量，對(duì)晶間腐蝕的靈敏 性幾乎不變，含碳量的影響與奧 氏體系不銹鋼稍微有些不同，即 圖 7Cl濃度對(duì) SUS 3 1 6 孔食電位的影響 使含碳量極低，比如含 %的 碳也會(huì)引起晶間腐蝕。 奧氏體系不銹鋼一般而言比鐵素體系不銹鋼在低溫（ 450~850℃）加熱下易引起晶間腐蝕。本系鋼種的晶間腐蝕與含碳量、熱處理溫度以及時(shí)間有關(guān)。 圖 8 表示溫度 — 時(shí)間 — 敏化曲線與含碳量的 關(guān)系。此圖說(shuō)明了最短時(shí)間內(nèi)的敏化溫度在 650~ 750℃范圍內(nèi)，而且含碳量越少越難敏化。 因此，含碳量高的鋼在敏化溫度以上緩冷會(huì)產(chǎn)生靈敏性，所以通 6 常需要在高溫下立刻急冷。 如同碳一般涉及晶間腐蝕敏感性的還 有 Ni元素。隨著 Ni 含量增加，碳溶解除低 碳化物的晶界析出變得更容易外，晶間腐蝕 敏感性也更加顯著。 防止晶間腐蝕的方法 （ a）在鐵素體和奧氏體系不銹鋼中添加比 Cr 對(duì) C 有更大新和力的 Ti、 Nb 等元素， 將有害的 C 通過(guò) Tic、 N bc 方式固定，使 其即使處于敏化溫度也不會(huì)形成晶間腐蝕 原因的鉻碳化物，來(lái)防止晶間腐蝕。（圖 9） （ b）鐵素體不銹鋼在 650 ~800℃范圍內(nèi)加熱。 （ c）奧氏體不銹鋼用從固溶化熱處理溫度采 取急冷的方法。 圖 8 碳含量對(duì) S US 3 04 在熱敏感范圍的影響 圖 9 各種奧氏體系不銹鋼的 T. 曲線 （ 5）間隙腐蝕 間隙腐蝕通常是在含有溶解氧的中性溶液中發(fā)生，其起點(diǎn)是通過(guò)氧濃淡電池 （間隙處氧濃度