昌都不銹鋼板的耐蝕性能
腐蝕的種類和定義
一種不銹鋼可在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能因化學穩定性低而發生腐蝕。所以說,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐蝕。在眾多的工業用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據使用的經驗來看,除機械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現在:不銹鋼的一種嚴重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。
金屬的腐蝕,按機理可分為特理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕,絕大多數都屬于電化學腐蝕。
不銹鋼應力腐蝕開裂(SCC):是指承受應力的合金在腐蝕性環境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術語。應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發生于韌性高的材料中。發生應力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應力(不論是殘余應力還是外加應力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質存在。型紋的形成和擴展大致與拉應力方向垂直。這個導致應力腐蝕開裂的應力值,要比沒有腐蝕介質存在時材料斷裂所需要的應力值小得多。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當應力腐蝕開裂擴展至其一深度時(此處,承受載荷的材料斷面上的應力達到它在空氣中的斷裂應力),則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應力腐蝕開裂的特征區域以及與已微缺陷的聚合相聯系的“韌窩”區域。
χ相和Laves相
χ相主要出現在含鉬的不昌都銹鋼中,是具有體心立方結構的金屬間化合物,每個晶胞內含有58個原子,代表的化學成分是Fe36Cr12Mo10。但是由于金屬原子的相互置換,其化學組成可在一定的范圍內變動。在奧氏體昌都不銹鋼中,該相的實際成分多為(FeNi)36Cr18Mo4。χ相主要在晶界,非共格孿晶界和晶內的位錯處開始生成。晶內生成的χ相與奧氏體基體保持一定的位向關系。
Laves相(η相)是B2A型固定原子構成的金屬間化合物。在含鉬或鈮的奧氏體昌都不銹鋼中形成的Laves相成分分別為Fe2Mo和Fe2Nb。該相具有六方結構,每個晶胞中含有12個原子。與碳化物,б相和χ相等相比,Laves相在鋼中生成較慢,生成量也較少,且主要是晶內沉淀,與奧氏體基體也保持一定的位向關系。為形成該相,對B,A原子的相對大小有嚴格的要求:兩者原子半徑的比值不得大于1.225。
影響χ相和Laves相沉淀的因素是相似的。鋼中合金元素有重要影響。鉬、硅和鈦會加速χ相和Laves相的形成,特別是鉬的作用更為明顯;鎳、碳和氮含量的提高對這兩種相的沉淀均有抑制作用。冷加工對這兩種中間相的沉淀速度和沉淀量有不太強的促進效果。
奧氏體不銹鋼中χ相和Laves相的沉淀,也像б相一樣,導致耐蝕性下降及塑性、韌性的降低。但是由于這些相的沉淀溫度與碳化物及б相的沉淀溫度大體上相重合,因而在實際時效過程中,單獨出現χ相或Laves相的情況是極少見的,這些相總是與碳化物、б相等相伴隨而出現,且往往是次要相和后生相。所以,這些相的形成對不銹鋼耐蝕性和力學性能的影響常常被作為主要相的碳化物或б相的作用所掩蓋。
昌都鐵素體不銹鋼中的相
鐵素體不銹鋼中的相主要有碳化物、氮化物,金屬間相和馬氏體相等。
(1)碳化物和氮化物
研究表明,碳和氮在鐵素體中的溶解度非常低。例如,在含鉻26%的鐵素體不銹鋼中1093℃時,碳在鋼中的溶解度為0.04%,而在927℃僅為0.004%,溫度再低要降到0.004%以下;927℃以上時,氮在鋼中的溶解度為0.023%,而在593℃僅為0.006%,因此,鐵素體不銹鋼在高溫加熱和在隨后冷卻的過程中,即使急冷,也常常難以防止碳化物和氮化物的析出。
鐵素體不銹鋼中的碳化物主要是(Cr,Fe)23C6和(Cr,Fe)7C3 .
鐵素體昌都不銹鋼中的氮化物主要是CrN+Cr2N。
(2)金屬間相
鐵素體昌都不銹鋼中的金屬間相主要有αˊ相和б相
① αˊ相:早期曾發現,鉻含量>15%的鐵素體不銹鋼在400-500℃范圍內長時間保溫會產生強烈的脆化,并使鋼的強度硬度顯著提高。這種現象一般稱之為475℃脆化。
僅含鉻的Cr17型鐵昌都素體不銹鋼,如1Cr171Cr17Ti,0Cr17Ti00Cr17Ti當在含有Cl-的水介質中使用時,常常由于耐腐蝕和孔蝕性能不好而受到限制。含鉬的昌都Cr18Mo2型不銹鋼不僅可彌補無鉬Cr17型鋼的此種不足,而且其耐醋酸等有機酸腐蝕的性能也會顯著提高。因此,Cr18Mo2 型鋼即可用于耐弱介質孔蝕的換熱設備,也可用于耐醋酸等用途中。由于碳、氮含量較前述1Cr17Mo2Ti為低,因此,昌都00Cr18Mo2和高純Cr18Mo2具有遠較1Cr17Mo2Ti為佳的塑、韌性和可焊性。
含C+N≤150ppm的高純Cr26Mo1 鐵素體不銹鋼是高純鐵素體不銹鋼中發展早的一種。它的性能特點是脆性轉變溫度低;耐氯化物和含氧化劑(NaClO3)和NaOH的應力腐蝕性能好,主要用作耐酸、堿設備以及各種水冷換熱設備和隔膜法固堿降膜蒸發器等。