硅是主要的耐蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體(ti)不銹鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不銹鋼(gang)應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。


  硅含(han)量對(dui)Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作用比較(jiao)復雜。如(ru)在(zai)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)介質(zhi)和其(qi)它成分控(kong)制(zhi)合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)條件下,若<0.10%Si時(shi),可(ke)基本消(xiao)除敏(min)化(hua)(hua)態(tai)、顯著(zhu)改(gai)善非敏(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。普通不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)一般硅含(han)量多在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)范圍內,正是非敏(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)最嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)感(gan)區(qu)(參見圖(tu)1-2-6)。對(dui)于(yu)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi),如(ru)98%濃硝酸,幾乎所有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)均由于(yu)介質(zhi)過強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)能力和鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過鈍(dun)化(hua)(hua)現(xian)象而(er)不(bu)(bu)(bu)(bu)耐腐(fu)蝕(shi),即使(shi)非敏(min)化(hua)(hua)態(tai)(固溶態(tai))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高純不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)也(ye)(ye)無(wu)法避免(mian)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。唯(wei)有硅含(han)量高于(yu)2%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高硅奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),才能完全消(xiao)除非敏(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。但是,隨著(zhu)硅含(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高(如(ru)通常(chang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)4%Si時(shi)),降低了碳(tan)在(zai)奧(ao)氏體中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固溶度(du),即使(shi)采取超低碳(tan)也(ye)(ye)難以避免(mian)“敏(min)化(hua)(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)”。這(zhe)(zhe)里所講的(de)(de)(de)(de)(de)(de)并不(bu)(bu)(bu)(bu)是由于(yu)貧鉻(ge)區(qu)引起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi),而(er)是敏(min)化(hua)(hua)處理(li)后因析出(chu)碳(tan)化(hua)(hua)物等造成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)選(xuan)擇(ze)性(xing)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)。在(zai)98%濃硝酸中,主(zhu)要鈍(dun)化(hua)(hua)元素是硅而(er)非鉻(ge),貧鉻(ge)理(li)論已不(bu)(bu)(bu)(bu)適用。高硅奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中,因添加穩定化(hua)(hua)元素形成G相、TiC(NbC)、鐵素體和σ相時(shi)也(ye)(ye)會發生選(xuan)擇(ze)性(xing)腐(fu)蝕(shi)。在(zai)強氧(yang)(yang)化(hua)(hua)性(xing)介質(zhi)中發生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)(zhe)種晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)(jian)腐(fu)蝕(shi)(其(qi)機理(li)仍可(ke)進一步探(tan)討),嚴重(zhong)阻礙(ai)了高硅奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)推(tui)廣應用。


5.jpg


  我國于60年代末,開始發(fa)展耐(nai)濃硝(xiao)(xiao)酸腐(fu)蝕用(yong)(yong)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。通過查明其(qi)產生敏(min)化態晶間(jian)(jian)腐(fu)蝕的(de)原因,采取嚴格(ge)控制碳、磷等(甚至(zhi)達(da)高(gao)(gao)純(chun)級),適當(dang)降(jiang)低鉻或添加鈮(ni)(在(zai)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中同(tong)鈦的(de)作(zuo)用(yong)(yong)機理(li)不(bu)(bu)(bu)同(tong))等綜合改(gai)善途(tu)徑(jing),使之(zhi)獲得了較(jiao)(jiao)好的(de)解決。采用(yong)(yong)機械熱處理(li)(改(gai)善添加鈮(ni)的(de)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)(gang)中G相的(de)分(fen)布)和微合金化方法,改(gai)善其(qi)熱加工等性能(neng),使這種鋼(gang)(gang)獲得了推廣(guang)應(ying)用(yong)(yong)。因含(han)有(you)4%硅(gui)(gui)(gui),均具有(you)優良的(de)抗(kang)氯化物(wu)(wu)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕性能(neng)(31)。同(tong)時,我國于70年代初,還開始發(fa)展專門針對耐(nai)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕的(de)高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)和高(gao)(gao)鎳(nie)(>20%Ni)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。總之(zhi),高(gao)(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧氏體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)(耐(nai)酸)鋼(gang)(gang)近20多(duo)年來發(fa)展迅(xun)速,并日益獲得推廣(guang)應(ying)用(yong)(yong)。其(qi)鉻含(han)量(liang)較(jiao)(jiao)寬,在(zai)8~25%,鎳(nie)為(wei)14~25%之(zhi)間(jian)(jian)。高(gao)(gao)的(de)硅(gui)(gui)(gui)含(han)量(liang)提高(gao)(gao)在(zai)98%濃硝(xiao)(xiao)酸中耐(nai)全面腐(fu)蝕性能(neng)(在(zai)稀硝(xiao)(xiao)酸中正相反(fan))和抗(kang)氯化物(wu)(wu)應(ying)力(li)(li)腐(fu)蝕以及點腐(fu)蝕性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)含(han)量(liang)過高(gao)(gao)也不(bu)(bu)(bu)利,我國多(duo)為(wei)4%Si,應(ying)用(yong)(yong)最廣(guang)的(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)(gang)。