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技術(shù)文章

不銹鋼的耐蝕性能
 不銹鋼的耐蝕性能
一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性能，但在另外某種介質(zhì)中，卻可能因化學穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說，一種不銹鋼不可能對所有介質(zhì)都耐蝕。
金屬的腐蝕，按機理可分為物理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕三種。
不銹鋼的主要腐蝕形式有均勻腐蝕（表面腐蝕）、點腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕等。
一、均勻腐蝕
均勻腐蝕是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象。均勻腐蝕使金屬截面不斷減少，對于被腐蝕的受力零件而言，會使其承受的真實應(yīng)力逐漸增加，終達到材料的斷裂強度而發(fā)生斷裂。
評定均勻腐蝕的方法是在試驗條件下，測出單位面積上經(jīng)一定時間腐蝕后所損失的重量（g/m2•年）即為腐蝕速率，若以被腐蝕的深度（mm/年）計。則更便于計算設(shè)備的耐蝕壽命。根據(jù)腐蝕速率不同，可將金屬材料的耐蝕性分為10級，見表1-3.根據(jù)不同的使用情況對耐蝕性提出不同的指標要求，一般可分為兩大類：
1、不銹鋼    指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕率小于0.01mm/年的，認為是“完全耐蝕”；腐蝕速率小于0.1mm/年的，認為是“耐蝕”的。
2、耐蝕鋼    指在各種強烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼。凡腐蝕率小于0.1mm/年的，認為是“完全耐蝕”，而腐蝕速率小于1mm/年的，認為是“耐蝕”的。
不銹鋼在某種介質(zhì)中除有均勻腐蝕外，還有其它形式的腐蝕，則均認為該鋼在此介質(zhì)中不耐腐蝕。
表1-3  耐蝕性的分級
分類    腐蝕速率/(mm/年)    級別
耐蝕性極強    ＜0.001    1
耐蝕性很強    0.001～0.005    2
    0.005～0.010    3
耐蝕性強    0.010～0.050    4
    0.050～0.10    5
耐蝕性弱    0.10～0.50    6
    0.50～1.00    7
耐蝕性很弱    1.00～5.00    8
    5.00～10.00    9
耐蝕性極弱    ＞10    10

二、點腐蝕
點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微，而分散發(fā)生高度的局部腐蝕，常見蝕點的尺寸小于1. 0 mm，深度往往大于表面孔徑，輕者有較淺的蝕坑，嚴重的甚至形成穿孔。點腐蝕是金屬表面局部鈍化膜被腐蝕破壞所致。首先形成腐蝕坑，然后從外向內(nèi)深入發(fā)展，屬于局部腐蝕。點腐蝕是不銹鋼常見的腐蝕破壞類型之一。它是在介質(zhì)作用下，由于表面有一些缺陷，如夾雜物、貧鉻區(qū)、晶界、位錯在表面暴露出來，使鈍化膜在這些地方首先破壞，從而該局部遭到嚴重陽極腐蝕。在含有氯離子（clˉ）的介質(zhì)中，易引起不銹鋼的點腐蝕。目前，防止不銹鋼點腐蝕破壞的途徑有幾個方面：①減少介質(zhì)中氯離子會含量和氧含量；加入緩蝕劑（如CNˉ、NO3ˉ、SO42-等）；降低介質(zhì)溫度等。②在不銹鋼中加入鉬、錳、硅、釩或稀土元素合金化，能有效地增大抗點蝕能力。③盡量不進行冷加工，以減少位錯露頭處發(fā)生點蝕的可能。④降低鋼中碳的含量，提高鉻、鎳含量，都能提高其抗點腐蝕能力?，F(xiàn)有的超低碳高鉻鎳含鉬的奧氏體不銹鋼和超高純低碳低氮含鉬的高鉻鐵素體不銹鋼均有較高的耐點腐蝕性能。
三、縫隙腐蝕
縫隙腐蝕是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑，這是局部腐蝕的一種。常發(fā)生在墊圈、鉚接、螺釘聯(lián)接的接縫處，搭接的焊接接頭、閥座、堆積的金屬片間等外。由于連接的縫隙外被腐蝕產(chǎn)物覆蓋以及介質(zhì)擴散受到限制等原因，導致該處的介質(zhì)成分和濃度與整體相比有很大差別，形成“閉塞電池腐蝕”作用。這與點腐蝕形成機理的差異之處在于，縫隙腐蝕主要是介質(zhì)的電化學不均勻性而引起的。
部分奧氏體型不銹鋼、鐵素體型和馬氏體型不銹鋼在海水中均有程度不等的縫隙腐蝕的傾向。在鋼中適當?shù)卦黾鱼t、鉬含量，可以改善抗縫隙腐蝕能力。實際上在海水中使用的裝置，只有采用鈦、高鉬鎳基合金和銅合金等材料，才能有效地防止縫隙腐蝕的發(fā)生。改善運行條件、改變介質(zhì)成分和結(jié)構(gòu)形式等可以成為防止縫隙腐蝕的重要措施。
四、晶間腐蝕
晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞，它與一般選擇性腐蝕不同之處大于，腐蝕的局部性是顯微尺度的，而宏觀上不一定是局部的。此腐蝕集中發(fā)生在金屬顯微組織晶界并向金屬材料內(nèi)部深入，稱之晶間腐蝕。這種類型腐蝕發(fā)生以后，有時從外觀上不易被察覺，但由于晶界區(qū)因腐蝕已遭到破壞，晶粒間的結(jié)合強度幾乎完全喪失。腐蝕深度較大者可失去金屬聲，構(gòu)件有效承載截面大減而導致過載斷裂。受腐蝕嚴重的金屬甚至形成粉末，從構(gòu)件上脫落下來。這是一中危害性很大的腐蝕破壞。
奧氏體型不銹鋼會發(fā)生晶間腐蝕是由于這類鋼加熱到600～800℃溫度區(qū)間會發(fā)生敏化，其機理是過飽和固溶的碳向晶粒邊界擴散，與晶界附近的鉻結(jié)合形成為鉻的碳化物(CrFe)23C6并在晶界沉淀析出；由于碳比鉻的擴散快得多，鉻來不及從晶內(nèi)補充到晶界附近，因而晶界區(qū)貧鉻而形成晶區(qū)間的晶界析出鉻含量很高的σ相，其鄰近區(qū)也會貧鉻，貧鉻的金屬在腐蝕介質(zhì)作用下，首先被腐蝕溶解。這些都是金屬出現(xiàn)晶間腐蝕的原因。鐵素體型不銹鋼也有形成晶間腐蝕的傾向。
五、應(yīng)力腐蝕
應(yīng)力腐蝕是指金屬在某種特定環(huán)境與相應(yīng)水平應(yīng)力的共同作用下，以裂紋擴展方式發(fā)生的與腐蝕有關(guān)的斷裂。特定環(huán)境下無應(yīng)力或應(yīng)力水平低，不會引起應(yīng)力的腐蝕。同樣有相當水平應(yīng)力而無特定環(huán)境也不會發(fā)生應(yīng)力腐蝕。所謂特定環(huán)境，是指只有當介質(zhì)的成分和濃度范圍適當時，才能導致某種相應(yīng)金屬的應(yīng)力腐蝕。
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