不銹鋼的特點與選用(不銹鋼知識)
發(fā)布日期:2017-04-01
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不銹鋼是石油、化工、化肥、食品、國防、餐具、合成纖維和石油提煉等工業(yè)行業(yè)中廣泛使用的金屬材,而許多容器、管道、閥門、泵、等一般都因與各種腐蝕性介質(zhì)接觸遭受腐蝕而報廢。據(jù)統(tǒng)計,全世界每年因腐蝕而報廢的鋼材約占鋼材年產(chǎn)量的1/4。而不銹鋼的產(chǎn)量占鋼鐵總產(chǎn)量的1%。因此,材料受到腐蝕而失效是當(dāng)今材料研究與發(fā)展中的三大主要問題之一。
不銹鋼是指具有抗腐蝕性能的一類鋼種。
通常所說的不銹鋼是不銹鋼與耐酸鋼的總稱。
不銹鋼不一定耐酸,但耐酸鋼同時又是不銹鋼。
所謂不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼種。腐蝕速度<0.01 mm/年者為完全耐腐蝕鋼,速度<0.1 mm/年者為耐蝕鋼。所謂的耐酸鋼是指在各種強腐蝕介質(zhì)中能耐酸的鋼.腐蝕速度<0.1mm/年者為完全耐蝕,腐蝕速度<1mm/年者為耐蝕。因此.不銹鋼并不是不腐蝕、只不過腐蝕速度較慢而已、絕對不被腐蝕的鋼是不存在的。
值得注意的是在同一介質(zhì)中.不同種類的不銹鋼腐蝕速度大不相同而同一種不銹鋼在不同的介質(zhì)中腐蝕行為也大不一樣。例如.Ni-Cr不銹鋼在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性很好.但在非氧化介質(zhì)中(如鹽酸)的耐蝕性就不好了。因此掌握各類不銹鋼的特點、對于正確選擇和使用不銹鋼是很重要的。
不銹鋼不僅要耐蝕,還要承受或傳遞載荷,因此還需要具有較好的力學(xué)性能。不銹鋼一般以板、管等型材加工成構(gòu)件或零件,因此.要有良好的切削加工性能和良好的焊接性能。
不銹鋼按典型組織分為:鐵素體(F)型不銹鋼;馬氏體〔M)型不銹鋼;奧氏體(A)型不銹鋼;奧氏體-鐵素體(A-F)雙相型不銹鋼;沉淀硬化型不銹鋼。
一、金屬腐蝕
(一)金屬的腐蝕過程
在外界介質(zhì)的作用下使金屬逐漸受到破壞的現(xiàn)象稱為腐蝕。腐蝕基本上有兩種形式.化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。在生產(chǎn)實際中遇到的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕,化學(xué)腐蝕中不產(chǎn)生電流,巨在腐蝕過程中形成某種腐蝕產(chǎn)物。這種腐蝕產(chǎn)物一般都覆蓋在金屬表面上形成一層膜,使金屬與介質(zhì)隔離開來。
如果這層化學(xué)生成物是穩(wěn)定、致密、完整并同金屬表層牢固結(jié)合的,則將大大減輕甚至可以防止腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展,對金屬起保護(hù)作用。形成保護(hù)膜的過程稱為鈍化。例如,生成SiO2、Al2O3、Cr2O3等氧化膜,這些氧化膜結(jié)構(gòu)致密、完整、無疏松、無裂紋且不易剝落,可起到保護(hù)基體金屬、避免繼續(xù)氧化的作用。例如鐵在高溫氧化時生成的Fe2O3。反之,有些氧化膜是不連續(xù)的,或者是多孔狀的.對基體金屬沒有保護(hù)作用。例如.有些金屬的氧化物,如Mo2O3、WO3在高溫下具有揮發(fā)性,完全沒有覆蓋基體的保護(hù)作用。
可見,氧化膜的產(chǎn)生及氧化膜的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)是化學(xué)腐蝕的重要特征。因此,提高金屬耐化學(xué)腐蝕的能力 ,主要是通過合金化或其它方法,在金屬表面形成一層穩(wěn)定的、完整致密的并與基體結(jié)合牢固的氧化膜,也稱為鈍化膜,電化學(xué)腐蝕是金屬腐蝕更重要的、更普遍的形式,它是由不同的金屬或金屬的不同電極電位而構(gòu)成原電池所產(chǎn)生的。這種原電池腐蝕是在顯微組織之間產(chǎn)生的故又稱之為微電池腐蝕。電化學(xué)腐蝕的特點是有電介質(zhì)存在,不同金屬之間、金屬微區(qū)之間或相之間有電位差異連通或接觸,同時有腐蝕電流產(chǎn)生。
二、腐蝕類型
金屬材料在工業(yè)生產(chǎn)中的腐蝕失效形式是多種多樣的。不同材料在不同負(fù)荷及不同介質(zhì)環(huán)境的作用下,其腐蝕形式主要有以下幾類:
一般腐蝕:金屬裸露表面發(fā)生大面積的較為均勻的腐蝕,雖降低構(gòu)件受力有效面積及其使用壽命,但比局部腐蝕的危害性小。
晶間腐蝕:指沿品界進(jìn)行的腐蝕,使晶粒的連接遭到破壞。這種腐蝕的危害性最大,它可以使金屬變脆或喪失強度,敲擊時失去金屬聲響,易造成突然事故。晶間腐蝕為奧氏體不銹鋼的主要腐蝕形式,這是由于晶界區(qū)域與晶內(nèi)成分或應(yīng)力有差別,引起晶界區(qū)域電極電位顯著降低而造成的電極電位助差別所致。