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南通不锈钢材料在行业内应用情况分析
 


     科学普及实践不锈钢是能在空气、水、蒸汽和酸、碱、盐等溶液中耐腐蚀合金钢的总称。不锈钢的含铬量大于10.5%,与此同时还含有 Ni、Ti、Mn、N、C、Nb、Mo、Cu、Si 等元素。不锈钢具有各种优良性质,广泛应用于各个领域,是一种重要的合金材料。不锈钢因具有耐腐蚀及耐热性 ,不仅可以在特殊环境下服役工作,同时兼具美观性和环保性,可被回收再利用,而且生命周期成本较低,非常符合现代社会低碳环保的理念。

      此外经过特殊处理的不锈钢具有抗菌性,可以用来制造餐具、手术器械等器皿。不锈钢可按其金相组织的不同分为奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、铁素体不锈钢和奥氏体铁素体双相不锈钢。奥氏体不锈钢的铬元素含量在18%到20%之间,镍元素含量在 8% 到 10% 之间,还含有少量钼、钛、氮等元素。

      奥氏体不锈钢具有良好的塑韧性、耐腐蚀性、无磁或弱磁性,是应用最为广泛的一种不锈钢,主要用于制造耐腐蚀设备、运输管道以及钟表外壳等领域。马氏体不锈钢的含碳量较高,因而强度较高,硬度较大,耐磨性较好,具有良好的力学性能,但耐腐蚀性较差。马氏体不锈钢主要应用于对力学性能要求较高的部件上,如弹簧、汽车轴承、汽轮机叶片等。

     在不同的回火温度下,马氏体不锈钢会具有不同的强度和韧性。南通不锈钢材料铁素体不锈钢含铬量约为15% ~ 20%,而且一般不含镍,其耐腐蚀性、韧性、可焊性优良,并随含铬量的增加而显著提升。此外还具有较好的抗氧化性及耐氯化物应力腐蚀性能,可用于制造耐腐蚀零部件及在高温下工作的设备,是奥氏体不锈钢在许多领域的良好替代品从而大幅度降低了生产成本。但铁素体不锈钢 σ 相的析出会降低不锈钢的塑性和韧性,制约了其使用条件。

      奥氏体 - 铁素体双相不锈钢中既有铁素体,又有奥氏体,且其相对含量均大于 15%。双相不锈钢兼具奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的优点,并且具有良好的耐孔蚀性,广泛应用于各个工业领域。

     1 不锈钢腐蚀原因及耐腐蚀性能机理

      1.1 不锈钢耐蚀性机理目前关于不锈钢的耐蚀有两种不同的机理即钝化膜机理和稳定化元素固溶机理,这两种机理分别可以解释不同的情况。钝化膜理论被认为是不锈钢耐蚀性的基本机理,此机理表明在不锈钢表面存在一层以 Cr 2 O 3 为主要成分的薄钝化膜,正是这个薄钝化膜的产生阻止了腐蚀。不锈钢的钝化膜由于厚度极薄,一般只有几微米 ,而且比重比基体大,钝化膜中铬的含量比基体高三倍以上,因此具有抵抗腐蚀的能力。第二个耐蚀机理为稳定化元素固溶机理,由于不锈钢的应用环境非常复杂,只含有单一成分的 Cr 2 O 3 薄膜无法满足对高耐蚀性的要求。所以要根据使用条件的不同加入铜、氮、钼等稳定化元素,经过固溶处理使其弥散进入不锈钢,进而改变钝化膜的元素组成,提高其耐蚀性。

     1.2 不锈钢的腐蚀机理按腐蚀过程中的影响因素分类,不锈钢的腐蚀可分为应力腐蚀、点蚀、间隙腐蚀和晶间腐蚀。不锈钢的应力腐蚀是不锈钢在拉应力与腐蚀介质共同作用下产生的腐蚀。应力腐蚀中的应力主要来自加工过程中的参与应力,由于应力的作用,金属原子处于不稳定状态 ,在特定腐蚀介质的作用下,易失去电子而被腐蚀。不锈钢材料在生产生活中的应用及性能分析,目前,不锈钢已经成为人类生产生活中不可缺少的材料,广泛应用于食品、医疗卫生、家装建材、工业设备生产制造等各个领域。其力学性能与普通钢铁材料相比更加优异,可以在特殊环境下服役工作。然而不锈钢的腐蚀,特别是奥氏体不锈钢的晶间腐蚀是不锈钢生产制造过程中最大的障碍,因此对不锈钢腐蚀机理和防治措施的研究势在必行。

      点腐蚀是金属在表面某些点部位发生的轻微腐蚀 ,易发生于含有卤离子或金属夹杂物的条件下。卤离子中氯离子既能破坏钝态,又能阻止钝态的产生,是对点状腐蚀影响最大的元素。点腐蚀的外观隐蔽因而其潜在破坏性极大,是一种危险的腐蚀形式。当小蚀孔扩大为直径大于等于30μm 的孔蚀源后由于蚀孔内外电势不同,会形成大阴极小阳极的电池结构,由于阳极面积小,电流密度较大,腐蚀的速度会不断的提高。间隙腐蚀是在金属缝隙中发生的腐蚀,其原理与点腐蚀基本相同。主要区别是发生的位置不同,间隙腐蚀主要发生在构件的接触间隙处,间隙处由于溶解氧不足,无法维持不锈钢的钝态而发生腐蚀,此外间隙腐蚀在较温和条件下也能发生。晶间腐蚀是一种局部腐蚀,它破坏晶粒间的结合,从而使金属的强度大大降低。发生晶间腐蚀的金属,表面依旧光亮,而内部已遭破坏。南通不锈钢材料晶间腐蚀不易检查,危害性极大。 奥氏体不锈钢的含碳量较高,易发生晶间腐蚀。

      1.3 奥氏体不锈钢晶间腐蚀用以解释晶间腐蚀的理论主要有“贫 Cr 理论”和“晶界杂质选择性溶解理论”。常温下,碳在奥氏体不锈钢中的溶解度较低,约为 0.02 到0.03wt%,低于奥氏体不锈钢的含碳量。因此,不锈钢中的碳处于过饱和状态,在不锈钢处于敏化温度区间(427℃到 816℃,C 和 Cr 形成碳化物在晶界处大量析出。由于Cr 的原子半径较大,在不锈钢中扩散较慢,晶界处的 Cr 得不到及时补充,其含量会大幅度降低。
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