不锈耐蚀钢.docVIP

Chapter 5 不锈耐蚀钢 5.1 钢的耐蚀性 金属腐蚀的两种类型：化学腐蚀、电化学腐蚀 1、化学腐蚀：金属和化学介质直接发生化学反应造成的腐蚀称化学腐蚀。（不产生腐蚀电流，在反应表面形成一层化学生成物。） 2、电化学腐蚀（更重要）：由于不同金属或金属的不同相之间，电极电位不同，与电解质构成原电池而产生的。（电解质：大气，海水） ⑴电化学腐蚀分类：有一般腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀和应力腐蚀等。 ⑵①不锈钢：在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。分：完全耐蚀；耐蚀；不耐蚀。 ②耐蚀钢：在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。分：完全耐蚀；耐蚀；不耐蚀。 二、成分和环境对钢耐蚀性的影响 1、提高钢的耐蚀性途径※ ⑴提高基体的电极电位，来降低原电池电动势；（一般钢：固溶体[电位低]+碳化物[电位高] 例：加Cr提高固溶体电位）⑵使钢具有单相组织，减少微电池的数量； ⑶使钢表面生成稳定的表面保护膜，如钢中加硅、铝、铬等。 2、成分对钢耐蚀性的影响 ⑴碳：碳与铬形成碳化物，使不锈钢的耐蚀性受到严重影响。 ⑵铬：①是提高钝化膜稳定性的必要元素；②摩尔分数量提高到12.5%，耐蚀性好（电极电位高） ⑶不同合金元素对不同介质耐蚀性不同，特殊：钼可抗点蚀，形成含钼的钝化膜，防止Cl离子对膜的破坏。Cu、P:耐大气腐蚀 5.2 不锈耐蚀钢的组织 一、不锈钢的成分与组织关系 ⑴由相图确定：Fe-Cr-Ni、Fe-Cr-Mn相图 ⑵Cr-Mn-C-N钢中的组织：由关系式定 例：要获得单相γN=1/100[Cr+Mn] C+N=0.078[Cr-12.5] ⑶由铬,镍当量数（Cr:缩小A，Ni：扩大A区）读图得到 二、不锈钢的分类 1、按化学成分分：铬不锈钢、铬镍不锈钢、铬锰不锈钢等。 2、按金相组织分：马氏体、铁素体、奥氏体、奥氏体-铁素体复相和沉淀硬化不锈钢。 3、思考题：判断Cr-Mn系和Cr-Ni系不锈钢室温组织的方法。 5.3 不锈耐蚀钢的腐蚀特性 一、奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 奥氏体不锈钢在热硝酸（浓度50-65%）、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸中产生晶间腐蚀。 1、晶间腐蚀产生的原因 ⑴晶界贫Cr： ①钢中的碳：在晶界上析出连续网状富铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫碳区 ②σ相在晶界析出，使晶界产生贫铬区。 （σ相：金属元素与Cr形成的金属间化合物） ③钢中的氮：沿晶界析出Cr2N，增加晶间腐蚀倾向。 ⑵杂质元素P和Si在晶界偏聚（固溶则抗腐蚀） 2、消除晶间腐蚀的方法（除去贫Cr） ⑴在敏化温度范围长期加热，通过铬的扩散消除贫铬区。 （敏化温度：Cr的碳化物，氮化物，金属间化合物最易析出的温度） ⑵降低奥氏体不锈钢中的碳含量。 ⑶加入强碳化物形成元素Ti和Nb，形成稳定的TiC或NbC。 ⑷钢中有10-50%体积的δ铁素体：δ铁素体在500-800℃发生相间沉淀，铬 在δ相内扩散的快不致产生贫铬区。 二、不锈钢的应力腐蚀 1、介质特点对应力腐蚀的影响 Cl-、O、H+促进应力腐蚀；NO3-、I-及醋酸盐可抑制应力腐蚀。 2、应力对应力腐蚀的影响：只有张应力才会引发应力腐蚀。 3、温度对应力腐蚀的影响：T↑，腐蚀明显。 4、组织对应力腐蚀的影响： ⑴铁素体不锈钢对Cl-引起的应力腐蚀不敏感。 ⑵Cr18Ni9型奥氏体不锈钢对应力腐蚀敏感。 ⑶含铁素体的复相不锈钢有低的应力腐蚀敏感度。 ⑷在不稳定奥氏体不锈钢中，形变引起的马氏体对应力腐蚀有害。 5、化学成分对应力腐蚀的影响 ⑴Cu（※）、Ni、C、Si降低应力腐蚀敏感度；⑵其他大多合金元素均促进应力腐蚀敏感度。 6、应力腐蚀的机理：张应力引起位错沿滑移面运动移出表面，形成滑移台阶，破坏了表面钝化膜 三、不锈钢的点腐蚀 ⑴介质：不锈钢在含Cl-介质中表面会出现点状凹坑腐蚀，成为点腐蚀。 ⑵组织：不锈钢中的夹杂物、晶界析出相、晶界等是点腐蚀容易发生的地点。如MnS处，易在有机酸中溶解，形成点腐蚀源； ⑶合金：提高Cr、Mo（※）减少点腐蚀倾向。用点腐蚀抗力当量（PRE）表示。 四作业：说明影响晶间腐蚀、应力腐蚀和点腐蚀的主要因素，及防止各种腐蚀的方法。 5.4 不锈钢的强化与脆化 一、铁素体不锈钢 ⑴当铬含量到达13％时，铁铬合金将无γ相变；铬量到达12％能耐蚀，故Cr13铁素体钢就成为铁素体不锈钢。 ⑵应用：铁素体不锈钢的耐蚀性和抗氧化性均较好，特别是抗应力腐蚀性能较好，但机械性能（屈服强度比奥氏体不锈钢高，但冲击韧性低，脆性大）及工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构和作抗氧化钢使用。 1 铁素体不锈钢的钢种和类型 ⑴Cr13型：如0Cr13、0Cr13Al（Al:扩大F，抗氧）等，常用作耐热钢，抗氧化。 ⑵Cr16-19型：如Cr17、Cr17Ti、Cr