第5章 不锈耐酸钢--20090316.ppt

第五章 不锈耐酸钢 ? 耐蚀性? ? 成分？？合金化？？ ? 组织？？？ ? 环境（介质）？ 不锈钢钢种如何选择？ 一. 关于耐蚀性的几个概念 1. 化学腐蚀 2. 电化学腐蚀 ?? 如何提高钢的耐蚀性 ? ? 1）使钢表面形成稳定的表面保护膜； 2）得到单相均匀的固溶体组织； 3）提高固溶体（阳极）的电极电位。 3. 阳极极化 引起阳极电位由负向正方向升高，这种现象称为阳极极化. 主要是由于阳极表面形成保护膜，阻碍阳极金属离子进入溶液，降低了阳极表面电荷密度。 4. 钝化 钢表面由于形成保护膜, 从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象, 称为钝化现象. 5. 阴极极化 阴极电位由正向负方向降低称为阴极极化. 阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来的电子，造成阴极电子堆积，阴极表面电荷密度升高，导致阴极电位降低。 三个不同的电化学行为区： 1）活化区（A） 2）钝化区（P） 3）过钝化区（T） εP 称为初始钝化电位 IP 称为临界电流 由于极化作用，阳极电位升高，当阳极达到最大电流IP时，阳极电位为εP ，此时产生了阳极钝化，阳极过程受到了极大的阻滞，电流IP突然下降到最小值Imin。 在很宽的阳极电极范围内保持Imin的腐蚀电流，此时阳极处于钝化区（P） 阳极电位升高超过εT后，腐蚀电流又增加，这种现象称为过钝化， 称为过钝化电位 (击穿电位) 。 影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面： 1）合金的成分； 2）介质。 所存在的相对位置有四种情况: 不锈耐蚀钢发生电化学腐蚀的主要形式 一般腐蚀、 晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀 疲劳腐蚀、磨损腐蚀等。 不锈耐蚀钢分类 不锈钢：指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。 耐蚀钢：指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。 二. 成分及合金化 Cr 决定和提高耐蚀性的主要元素. 加入Cr可提高基体的电极电位，但不是均匀的增加，而是突变式的。当Cr的含量达到1/8，2/8，3/8，……原子比时，Fe的电极电位就跳跃式显著提高，腐蚀也显著下降。这个定律叫做n/8规律。 折算成重量比： 12.5×52/56=11.7%， 这便是不锈钢的最低铬含量。由于钢中存在C，与Cr能形成Cr23C6，则Cr的含量一般不少于13%。 钢钝化时能形成富铬的氧化物，具有尖晶石结构，在许多介质中具有稳定性。 有利于组织转变（单相F组织） Ni 可提高耐蚀性，也符合 n/8 规律。 与Cr配合，才能充分发挥； 可提高在硫酸（非氧化性酸），醋酸，草酸及中性盐（硫酸盐）中的耐蚀性. C 扩大γ相区，稳定γ相（Ni 30倍）； C 提高，强度提高；但C与Cr形成碳化物，降低耐蚀性。 一般在不锈钢中C0.4%, 多在0.1-0.2%。如： 2Cr13 （0.2%C）; 0Cr17Ti （C0.08%）; 00Cr18Ni10（C0.03%） 只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高C： 如 9 Cr18 Mn，N 提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。 Mo 提高不锈钢的钝化能力，扩大其钝化介质范围（浓硫酸、稀盐酸、磷酸和有机酸），且能阻止点腐蚀倾向。 含Mo的钝化膜：Fe2O3-Cr2O3-MoO3，致密，稳定性好，能防止Cl-穿透。 Cu 少量加入可有效地提高不锈钢在硫酸及有机酸中的耐蚀性。 Si 提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。 Mo, Cu, Ni, Si复合加入 如在Cr18Ni9中加入Mo,Cu,Ni后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围 。 Ti, Nb 在Cr-Ni奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀倾向，加入Ti或Nb（固C） ，可防止晶间腐蚀。 三. 不锈钢的组织 不锈钢中的合金元素可分为两类: 扩大γ相区： C, N, Ni, Mn, Cu等; 缩小γ相区： Cr, Si, Ti, Nb, Mo等; 谁占优势，就易形成以γ或α为基体的不锈钢组织；如果稳定γ元素其作用程度还不足以使钢的Ms点降到室温以下，则高温冷却时会发生M转变。 为了简便起见，表明不锈钢的实际成分和所得组织的关系，制成铬当量[Cr]-镍当量[Ni]图（适合于Ni-Cr系）。 钢中铁素体形成元素折合成铬的作用，奥氏体形成元素折合成镍的作用。