硅是主要的耐(nai)蝕合金元素之一。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)奧氏體不銹鋼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)(gui)含量(liang)對Cr-Ni奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)比(bi)較復雜。如(ru)在強(qiang)(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)介(jie)質和(he)其它成分控制合理(li)的(de)(de)(de)(de)(de)條件下,若<0.10%Si時,可(ke)(ke)基本消除(chu)(chu)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)、顯著(zhu)(zhu)改(gai)善非(fei)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。普(pu)通不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)一般硅(gui)(gui)(gui)含量(liang)多在0.7~1.0%的(de)(de)(de)(de)(de)范圍內,正是非(fei)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)最嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)敏(min)(min)(min)感區(參(can)見圖1-2-6)。對于(yu)強(qiang)(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性介(jie)質,如(ru)98%濃(nong)硝酸,幾(ji)乎所(suo)(suo)有的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)均由于(yu)介(jie)質過(guo)(guo)強(qiang)(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)能力和(he)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)現象而不(bu)耐腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),即(ji)使非(fei)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)(固(gu)溶態(tai)(tai))的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)純不(bu)銹(xiu)鋼(gang)也(ye)無法避免(mian)(mian)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。唯(wei)有硅(gui)(gui)(gui)含量(liang)高(gao)于(yu)2%的(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang),才能完全(quan)消除(chu)(chu)非(fei)敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。但(dan)是,隨著(zhu)(zhu)硅(gui)(gui)(gui)含量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提高(gao)(如(ru)通常的(de)(de)(de)(de)(de)4%Si時),降低了(le)碳(tan)(tan)在奧(ao)氏體中的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)溶度,即(ji)使采(cai)取超低碳(tan)(tan)也(ye)難以避免(mian)(mian)“敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這(zhe)里所(suo)(suo)講的(de)(de)(de)(de)(de)并(bing)不(bu)是由于(yu)貧(pin)鉻(ge)區引起的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而是敏(min)(min)(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)處(chu)理(li)后(hou)因析出碳(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)等(deng)造成的(de)(de)(de)(de)(de)選擇性晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在98%濃(nong)硝酸中,主要鈍化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元素(su)是硅(gui)(gui)(gui)而非(fei)鉻(ge),貧(pin)鉻(ge)理(li)論已不(bu)適(shi)用(yong)。高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中,因添加(jia)穩定化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)元素(su)形(xing)成G相(xiang)、TiC(NbC)、鐵素(su)體和(he)σ相(xiang)時也(ye)會發(fa)生(sheng)(sheng)選擇性腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在強(qiang)(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)性介(jie)質中發(fa)生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)這(zhe)種晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(其機(ji)理(li)仍可(ke)(ke)進一步探討),嚴重阻礙了(le)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)推廣應用(yong)。


5.jpg


  我(wo)(wo)國于(yu)60年代末,開(kai)始發(fa)(fa)展耐濃硝(xiao)酸(suan)腐(fu)(fu)蝕用(yong)(yong)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。通過(guo)查明其(qi)(qi)產生敏化(hua)態(tai)晶間腐(fu)(fu)蝕的(de)原(yuan)因(yin),采取嚴格控制碳、磷等(deng)(甚至達(da)高(gao)純(chun)級(ji)),適(shi)當降低鉻或添加鈮(在(zai)(zai)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)中(zhong)同鈦的(de)作用(yong)(yong)機理不(bu)(bu)同)等(deng)綜合(he)改(gai)(gai)善途徑,使之獲(huo)得了較好的(de)解決。采用(yong)(yong)機械(xie)熱處理(改(gai)(gai)善添加鈮的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼(gang)中(zhong)G相的(de)分(fen)布)和微合(he)金化(hua)方法,改(gai)(gai)善其(qi)(qi)熱加工等(deng)性能(neng)(neng),使這種鋼(gang)獲(huo)得了推廣應用(yong)(yong)。因(yin)含有(you)4%硅(gui)(gui)(gui),均具有(you)優良的(de)抗氯(lv)化(hua)物應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕性能(neng)(neng)(31)。同時,我(wo)(wo)國于(yu)70年代初,還開(kai)始發(fa)(fa)展專門針對耐應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)和高(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。總之,高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)氏體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(耐酸(suan))鋼(gang)近(jin)20多年來發(fa)(fa)展迅(xun)速,并日益獲(huo)得推廣應用(yong)(yong)。其(qi)(qi)鉻含量較寬,在(zai)(zai)8~25%,鎳為(wei)14~25%之間。高(gao)的(de)硅(gui)(gui)(gui)含量提高(gao)在(zai)(zai)98%濃硝(xiao)酸(suan)中(zhong)耐全面(mian)腐(fu)(fu)蝕性能(neng)(neng)(在(zai)(zai)稀硝(xiao)酸(suan)中(zhong)正(zheng)相反)和抗氯(lv)化(hua)物應力(li)(li)腐(fu)(fu)蝕以及(ji)點腐(fu)(fu)蝕性能(neng)(neng)。硅(gui)(gui)(gui)含量過(guo)高(gao)也不(bu)(bu)利,我(wo)(wo)國多為(wei)4%Si,應用(yong)(yong)最廣的(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼(gang)。