鉻是奧氏(shi)體不銹鋼中最主要的合金元素,在介質的作用下,鉻能促進鋼的鈍化使之具有不銹性和耐蝕性。
早期的研究工作(zuo)表(biao)明(ming),在鉻(ge)鎳(nie)(nie)奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)中,碳含(han)量為0.1%,鉻(ge)含(han)量為18%時(shi),自1100℃速冷,能在室溫獲得(de)單(dan)一亞穩(wen)定奧(ao)氏體組織所需的鎳(nie)(nie)含(han)量最低值約為8%。因此,常用(yong)的18Cr-8Ni奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)是鉻(ge)、鎳(nie)(nie)配比最為適宜的一種(zhong)鋼(gang)。
在奧氏體不銹鋼(gang)(gang)(gang)中,隨(sui)著(zhu)鉻(ge)含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加,σ相(xiang)(xiang)形成的(de)傾向加大,當鋼(gang)(gang)(gang)中含(han)有鉬(mu)時(shi),鉻(ge)含(han)量(liang)的(de)增(zeng)加還(huan)會促(cu)進(jin)x相(xiang)(xiang)的(de)形成。這(zhe)些金屬間化合物的(de)析出顯(xian)著(zhu)降低鋼(gang)(gang)(gang)的(de)塑性和(he)韌性,而且在一些條件下還(huan)降低鋼(gang)(gang)(gang)的(de)耐蝕性。
奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼中鉻(ge)含(han)量的提(ti)高將降低馬氏體(ti)(ti)(ti)轉變(bian)溫(wen)度Ms(式(9.9)),從而提(ti)高奧氏體(ti)(ti)(ti)的穩(wen)定性。因(yin)此,鉻(ge)含(han)量超過20%的高鉻(ge)奧氏體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼即使經(jing)過冷(leng)加(jia)工和低溫(wen)處理(li)也很難出(chu)現馬氏體(ti)(ti)(ti)組織。
一般而言,只要奧(ao)氏體(ti)不銹(xiu)鋼保(bao)持完(wan)全奧(ao)氏體(ti)組織而沒有鐵素體(ti)的(de)生成(cheng),僅提高鉻含量不會對鋼的(de)力學性能(neng)有明顯的(de)影響(xiang)。
鉻對奧氏體不銹鋼性能影響最大的是其耐蝕性:提高鋼的抗氧化性介質和耐酸性氯化物介質的性能;在鎳、鉬、銅的復合作用下,鉻提高耐一些還原性介質、有機酸、尿素和堿介質的性能;鉻還提高鋼耐晶間腐蝕、耐點蝕(shi)、耐縫隙腐蝕及耐某些條件下應力腐(fu)蝕的性能。
圖9.57為(wei)鉻(ge)(ge)對Fe-Cr-10Ni奧氏體(ti)不(bu)銹鋼在氧化性(xing)介質中耐蝕(shi)(shi)性(xing)的影響。在65%沸(fei)騰的硝酸(suan)中,隨鉻(ge)(ge)含量(liang)的提高,Cr-Ni鋼的耐蝕(shi)(shi)性(xing)急劇增(zeng)加(jia)的臨界鉻(ge)(ge)含量(liang)約為(wei)12%,而具有(you)最低穩定(ding)的腐蝕(shi)(shi)速率(lv)的最佳鉻(ge)(ge)含量(liang)應(ying)為(wei)18%。
對于含Mo、Cu的Cr-Ni奧氏體不銹鋼在一些含Cl-和F-的酸性氯化物中,鉻含量必須大于25%才更有效(圖9.58)。
在(zai)奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong),鉻能增大(da)碳的(de)溶解度而降低鉻的(de)貧化度,因(yin)而提高鉻含量對奧氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)的(de)耐晶間(jian)腐(fu)蝕是有益的(de)。
鉻非常有效地改善(shan)奧氏體不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)(shi)和(he)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)性能(neng)(neng)。當(dang)鋼中同時有鉬(mu)和(he)氮的(de)(de)(de)(de)存在時,鉻的(de)(de)(de)(de)這種(zhong)作用大大加強。雖(sui)然根據研究,鉬(mu)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)(shi)及耐(nai)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)力為(wei)鉻的(de)(de)(de)(de)3倍(bei)左右,氮為(wei)鉻的(de)(de)(de)(de)30倍(bei),但當(dang)鋼中鉻含量不(bu)足時將難以發揮鉬(mu)、氮的(de)(de)(de)(de)有效性。
鉻對奧氏體不銹鋼耐應力腐蝕的影響視介質條件和使用環境而異。在MgCl2沸騰溶液中,鉻的作用通常是有害的,但是在含Cl-和氧的水介質、高溫高壓水及以點蝕為起源的應力腐蝕環境中,提高鋼中鉻含量對其耐應力腐蝕性能是有益的。鉻和鎳對奧氏體不銹鋼耐苛性(NaOH)應力腐蝕也是有益的。