硅是主要的耐(nai)蝕(shi)合(he)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(ao)氏體不銹鋼(gang)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(gui)(gui)含(han)量對Cr-Ni奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)作用(yong)(yong)比(bi)較復雜。如在(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)介(jie)質和(he)其它成分控制(zhi)合(he)理(li)的(de)(de)(de)條件(jian)下(xia),若(ruo)<0.10%Si時(shi),可基本消除(chu)敏化(hua)(hua)態、顯著改善非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。普通不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)一(yi)般硅(gui)(gui)含(han)量多(duo)在(zai)0.7~1.0%的(de)(de)(de)范圍(wei)內,正是非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)最(zui)嚴重的(de)(de)(de)敏感區(qu)(參(can)見(jian)圖1-2-6)。對于(yu)強(qiang)氧化(hua)(hua)性介(jie)質,如98%濃(nong)硝酸,幾乎所有的(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)均由于(yu)介(jie)質過(guo)強(qiang)的(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)能力和(he)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)過(guo)鈍(dun)化(hua)(hua)現象而不(bu)耐(nai)腐(fu)蝕(shi),即(ji)使(shi)非敏化(hua)(hua)態(固溶態)的(de)(de)(de)高(gao)純(chun)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)也無法避免(mian)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。唯有硅(gui)(gui)含(han)量高(gao)于(yu)2%的(de)(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang),才(cai)能完(wan)全(quan)消除(chu)非敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。但(dan)是,隨著硅(gui)(gui)含(han)量的(de)(de)(de)提高(gao)(如通常的(de)(de)(de)4%Si時(shi)),降(jiang)低了碳(tan)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)固溶度,即(ji)使(shi)采取超低碳(tan)也難以避免(mian)“敏化(hua)(hua)態晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)”。這(zhe)里(li)所講(jiang)的(de)(de)(de)并(bing)不(bu)是由于(yu)貧鉻(ge)(ge)區(qu)引起的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi),而是敏化(hua)(hua)處理(li)后因析(xi)出碳(tan)化(hua)(hua)物等造成的(de)(de)(de)選擇(ze)性晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)。在(zai)98%濃(nong)硝酸中,主要鈍(dun)化(hua)(hua)元素是硅(gui)(gui)而非鉻(ge)(ge),貧鉻(ge)(ge)理(li)論已不(bu)適用(yong)(yong)。高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)中,因添加穩定化(hua)(hua)元素形成G相、TiC(NbC)、鐵素體(ti)和(he)σ相時(shi)也會發(fa)生選擇(ze)性腐(fu)蝕(shi)。在(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)性介(jie)質中發(fa)生的(de)(de)(de)這(zhe)種晶(jing)(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(其機理(li)仍可進(jin)一(yi)步探(tan)討),嚴重阻礙了高(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)推廣應用(yong)(yong)。


5.jpg


  我國于60年(nian)代(dai)末,開始(shi)發展(zhan)(zhan)耐(nai)(nai)濃硝(xiao)酸(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)用高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼。通過查明其(qi)產(chan)生敏(min)化(hua)態晶(jing)間腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)原因,采取嚴格控制碳、磷等(deng)(甚至達高(gao)(gao)(gao)(gao)純級(ji)),適(shi)當降低鉻或添(tian)加(jia)鈮(在(zai)(zai)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中(zhong)同鈦(tai)的(de)作用機理不同)等(deng)綜合改善途徑,使(shi)之(zhi)(zhi)(zhi)獲得(de)了較(jiao)好的(de)解決。采用機械(xie)熱(re)處理(改善添(tian)加(jia)鈮的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)鋼中(zhong)G相的(de)分布(bu))和(he)微合金(jin)化(hua)方法,改善其(qi)熱(re)加(jia)工(gong)等(deng)性(xing)能(neng),使(shi)這種鋼獲得(de)了推(tui)廣(guang)(guang)應(ying)(ying)用。因含(han)有4%硅(gui),均具(ju)有優(you)良(liang)的(de)抗(kang)氯化(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(31)。同時,我國于70年(nian)代(dai)初,還開始(shi)發展(zhan)(zhan)專門針對耐(nai)(nai)應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)(2%Si)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼和(he)高(gao)(gao)(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼。總之(zhi)(zhi)(zhi),高(gao)(gao)(gao)(gao)硅(gui)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)(耐(nai)(nai)酸(suan))鋼近20多年(nian)來發展(zhan)(zhan)迅速,并日益獲得(de)推(tui)廣(guang)(guang)應(ying)(ying)用。其(qi)鉻含(han)量(liang)較(jiao)寬,在(zai)(zai)8~25%,鎳為14~25%之(zhi)(zhi)(zhi)間。高(gao)(gao)(gao)(gao)的(de)硅(gui)含(han)量(liang)提高(gao)(gao)(gao)(gao)在(zai)(zai)98%濃硝(xiao)酸(suan)中(zhong)耐(nai)(nai)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)(在(zai)(zai)稀(xi)硝(xiao)酸(suan)中(zhong)正相反)和(he)抗(kang)氯化(hua)物應(ying)(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)以及點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)。硅(gui)含(han)量(liang)過高(gao)(gao)(gao)(gao)也不利,我國多為4%Si,應(ying)(ying)用最廣(guang)(guang)的(de)為00Cr14Ni14Si4(簡(jian)稱C4)鋼。