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不锈钢耐腐蚀是由于Cr的作用,钢材表面生成一层致密的的不溶解于某些介质的坚固的富Cr钝化膜(成分为4M3O4·SiO2·nH2O ).其特点: 1、厚度薄、透明:通常为2-5nm。2、密度大。 3、铬含量高,比基体高3倍以上.4、自我修复功能,一旦遭破坏,又会形成新的钝化层,随着钢中铬含量的提高,钢的自钝化能力和耐锈性提高。在钢中添加各种合金元素,由于改变了钝化膜的组织和分布,而提高了更苛刻介质中的耐蚀性。如,钼,腐蚀产物MoO-2靠近基体而强烈促进基体钝化;铜,钝化膜中含有CuCl,与腐蚀介质不发生作用提高耐蚀性;氮,钝化膜中富集Cr2N,使钝化膜中铬浓度提高而提高了耐蚀性。 但暴露在大气中简单的钝化并不能形成提高耐蚀性所必需的表面化合物,通过电解抛光或化学处理可提高不锈钢的耐腐蚀性,电解抛光提高了近表面层铬与铁的比率,化学钝化处理进一步扩大了这个比率。如机械抛光表面有2nm的氧化物层,经30min钝化处理可获得约19nm厚的氧化物层,经60min钝化处理可获得50nm厚的氧化物层按钢的化学成分分类可分为:Cr不锈钢(400系)、Cr-Ni不锈钢(300系)、Cr-Mn-N-Ni不锈钢(200系)、超低碳不锈钢、高纯不锈钢等。按钢的功能分类可分为:低温不锈钢、耐热不锈钢、耐磨不锈钢、无磁不锈钢、易切削不锈钢和超塑性不锈钢等
钼对性能的影响
钼对奥氏体不锈钢的氧化作用不显著,因此当铬镍奥氏体不锈钢保持单一的奥氏体组织且无金属间析出时,钼的加入对其室温力学性能影响不大,但是,随着钼含量的增加,钢的高温强度提高,比如持久,蠕变等性能均获较大改善,因此含钼不锈钢也常在高温下应用,然而,钼的加入使钢的高温变形抗力增大,加之钢中常常存在少量δ铁素体因而含钼不锈钢的热衷加工性比不含钼钢为差,而且钼含量越高,热加工性能越坏,另外,含钼奥氏体不锈钢中容易发生κ(σ)相沉淀,这将显著恶化钢的塑性和韧性,因此在含钼奥氏体不锈钢的生产,设备制造和应用过程中,要注意防止钢中金属间相的形成,虽然钼作用为合金元素对奥氏体不锈钢耐还原性介质,面点腐蚀及缝隙腐蚀的原因尚不完全清楚,但大量实验已指出,钼的耐蚀作用仅相当钢中含有较高量的铬时才有效,钼主要是强化钢中铬的耐蚀作用,与此同时,钼形成酸盐后的缓蚀作用也已为实验所证实,在耐高浓氯化物溶液的应力腐蚀方面,虽然钼作为合金元素对奥氏体不锈钢耐还原性介质,耐点腐蚀及缝隙腐蚀的原因尚不完全清楚,但大量实验已指出,钼的作用仅当钢中含有较高量的铬时才有效,钼主要是强化钢中铬的耐蚀作用,与此同时,钼形成钼酸盐后的缓冲作用也已为实验所证实,在耐高浓氯化物沉沦的应力腐蚀方面,虽然一此实验指同。3#以下的钼对奥氏体不锈钢的耐应力腐蚀性能有害,但是由于常见铬镍奥氏体不锈钢多在含有量氯化物及饱和氧的水介质中使用,其应力腐蚀又以点腐蚀为起源,因此含钼的铬镍钼奥氏体不锈钢由于耐点腐蚀性能较高,所以在实际应用中常常比不含钼钢具有更好的耐氯化物应力腐蚀性能。
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1、铬Cr
铬是不锈钢的基本成分,增加铬含量,对提高不锈钢对氧化性酸的耐腐蚀性极为有效,同时也使耐点腐蚀性提高。是主要铁素体形成元素,铬与氧结合能生成耐腐蚀的Cr2O3钝化膜,是不锈钢保持耐蚀性的基本元素之一,铬含量增加可提高钢的钝化膜修复能力,一般不锈钢中的铬含量必须在12%以上。
2、镍Ni
镍是奥氏体不锈钢的基本元素之一,镍在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构。在不锈钢中增加镍的一个主要原因就是形成奥氏体晶体结构,从而改善诸如可塑性、可焊接性和韧性等不锈钢的属性,所以镍被称为奥氏体形成元素。
随着含镍量的提高,奥氏体钢的硬度,抗拉强度下降,韧性提高,耐应力腐蚀性能提高。含镍量低的奥氏体不锈钢是不稳定的,进行冷加工后,奥氏体显著硬化,韧性下降。镍对非氧化性酸及中性氯化物溶液有显著的耐腐蚀性,但对高温含硫气体是不耐腐蚀的。
3、碳C
碳含量增加可提高强度。碳可以与不锈钢中的其它元素形成化合物Cr23C6、NbC、TiC、TaC等碳化物。对耐腐蚀性而言,当固溶奥氏体中的碳与铬形成Cr23C6析出时,使钢对晶间腐蚀、点腐蚀的敏感性急剧上升,因此对耐腐蚀要求高的设备,要采用含碳量低的(在0.03%以下)的不锈钢。碳是强烈的奥氏体形成元素,可显著提高钢的强度,另外碳对耐腐蚀性也有不利的影响。
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