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影响耐酸钢的几个因素

成分的影晌

  化学元素中,用于不锈钢的约有十余种,它们是碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、氮、铜、钴等。不锈钢的组织和性能在很大程度上取决于钢中的碳含量,碳的影响主要表现在两个方面。一方面它是稳定奥氏体的元素,并且作用很大,相当于镍的30倍,另一方面由于碳与铬的亲和力很大,能和铬形成一系列的复杂碳化物。其类型随钢中铬、碳原子比值不同而异,钢中碳含量越高,钢的耐蚀性就越低。此外,不锈钢的强度则因碳含增加而提高。因此,碳在不锈钢中的作用是矛盾的。对于不锈钢来说,一般要求耐蚀性是主要的,所以不锈钢的碳含量一般都比较低,大多数不锈钢的碳含量是00.1~0.2%。多不超过0.4%,只有在少数情况下,如用于制造滚动轴承和刃具的不锈钢,由于要求高的硬度和耐磨性,才将碳提高一些。作为钢材,含碳量越高则强度越高,在一定的韧性配合下,钢材的强度愈高,愈能减轻结构的重量,从而节约成本,并延长便用寿命。但是含碳量越高则耐蚀性越差,因此对于不同用途和种类的不锈钢来说,含碳量有一个合适的范围。

  介质的影晌

  金属的耐蚀性与介质的种类、浓度、温度、压力等条件都有密切的关系。而介质的氧化能力影响很大。对大气、水蒸汽、水和其它弱腐蚀介质,只要铬含量大于10~12%就可以保证不锈钢的耐蚀性。如水压机阀门,蒸汽发电机透平叶片,水蒸汽管子零件等都可用Crl3型的不锈钢来制造,如1Crl3、2Crl3等马氏体不锈钢。在氧化性酸中,如硝酸,由于有足够的氧,可使钢在短期内达到钝化状态。但是由于酸中含有去极化作用的H+,还不能保证有稳定的钝化状态,所以在沸腾的硝酸中,低碳的1Cr13钢是不耐蚀的,随着钢中铬含量的提高,耐蚀性提高。含高铬的氧化膜在硝酸中具有很好的稳定性。在我国生产硝酸和硝酸胺工业中,硝酸的浓度为10~50%,温度约60℃左右,高含铬量的1Crl7等钢都能满足耐蚀性的要求。

  在稀硫酸等非氧化性酸中,由于没有氧化剂,而溶于介质中的氧含量较低,基本上没有使钢钝化的能力,故一般的铬不锈钢或铬镍不锈钢在稀硫酸中是不耐蚀的。为了提高不锈钢的耐蚀性,可以选择添加镍、钼、铜等元素的不锈钢。如在硫酸、化肥、人造纤维等工业使用1Cr17Mn13Mo2CuN、Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等不锈钢在不同程度上都能满足生产对耐蚀性的要求。

  加工工艺影响

  不锈钢的冷加工性和钢的组织有密切的关系。不锈钢经过冷轧后,强度大大增高。如18-8型奥氏体可达230Mpa,如果采用零下温度轧制法,可以显著提高奥氏体不锈钢的强度。一般在冷轧后采取低温回火。回火温度在425℃以下回火,弹性极限和抗拉强度非但没有下降,反而有所上升。

  不锈钢主要热加工是再结晶退火、固溶处理和焊接。再结晶退火的目的是为了恢复塑性,如果再结晶退火后晶粒不是特别粗大,就不会影响不锈钢的耐蚀性。为了消除1Cr18Ni9钢的晶间腐蚀倾向,经常采用固溶处理,将钢加热到1050~1100℃,保温足够时间,使碳化物完全溶解于奥氏体,然后水冷。只要这种钢不再经过焊接或其他加热,就不会产生晶间腐蚀倾向。焊接是不锈钢常见的热加工工艺。焊接对不锈钢耐蚀性的影响主要是焊缝。单相奥氏体钢焊缝的组织是粗大的柱状晶,组织有方向性,低熔点液态夹杂物分布比较集中,并且容易在凝固收缩时引起热裂。作为焊条用的不锈钢为防止焊缝热裂,在成分上略有调整,尽量采用低的含碳量,有时加入少量钒、硅、钦等铁素体形成元素,适当提高铬含量也有同样作用,它可使焊接后在焊缝中出现3~5%的δ铁素体。这种焊缝除了有较高的强度和韧性以防止热裂外,还有减少焊缝晶间腐蚀倾向的作用。

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