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不銹鋼知識(shí)(系列7)
& {! f& k$ |1 x$ j& K不銹鋼的耐蝕性能
& g# H' R" E% \' }9 T9 t+ |9 c 一.腐蝕的種類(lèi)和定義 2 Z: q1 k8 g, x5 u! c& [, j3 S4 c
一種不銹鋼可在許多介質(zhì)中具有良好的耐蝕性,,但在另外某種介質(zhì)中,,卻可能因化學(xué)穩(wěn)定性低而發(fā)生腐蝕。所以說(shuō),,一種不銹鋼不可能對(duì)所有介質(zhì)都耐蝕,。 在眾多的工業(yè)用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能,。根據(jù)使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看,,除機(jī)械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現(xiàn)在:不銹鋼的一種嚴(yán)重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂,、點(diǎn)腐蝕,、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕),。這些局部腐蝕所導(dǎo)致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上,。事實(shí)上,很多失效事故是可以通過(guò)合理的選材而予以避免的,。
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金屬的腐蝕,,按機(jī)理可分為特理腐蝕、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕三種,。生活實(shí)際,、工程實(shí)際中的金屬腐蝕,絕大多數(shù)都屬于電化學(xué)腐蝕,。
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應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂(SCC):是指承受應(yīng)力的合金在腐蝕性環(huán)境中由于烈紋的擴(kuò)展而互生失效的一種通用術(shù)語(yǔ),。應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發(fā)生于韌性高的材料中,。發(fā)生應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的必要條件是要有拉應(yīng)力(不論是殘余應(yīng)力還是外加應(yīng)力,,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質(zhì)存在,。型紋的形成和擴(kuò)展大致與拉應(yīng)力方向垂直。這個(gè)導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的應(yīng)力值,,要比沒(méi)有腐蝕介質(zhì)存在時(shí)材料斷裂所需要的應(yīng)力值小得多,。在微觀上,穿過(guò)晶粒的裂紋稱(chēng)為穿晶裂紋,,而沿晶界擴(kuò)圖的裂紋稱(chēng)為沿晶裂紋,,當(dāng)應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂擴(kuò)展至其一深度時(shí)(此處,承受載荷的材料斷面上的應(yīng)力達(dá)到它在空氣中的斷裂應(yīng)力),,則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,,通常是通過(guò)顯微缺陷的聚合)而斷開(kāi)。因此,,由于應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂而失效的零件的斷面,,將包含有應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的特征區(qū)域以及與已微缺陷的聚合相聯(lián)系的“韌窩”區(qū)域。
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點(diǎn)腐蝕:點(diǎn)腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發(fā)生高度的局部腐蝕,,常見(jiàn)蝕點(diǎn)的尺寸小于1.00mm,,深度往往大于表面孔徑,輕者有較淺的蝕坑,,嚴(yán)重的甚至形成穿孔,。
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5 z. r0 Z3 P$ T6 X3 q/ [: P/ w6 A 晶間腐蝕:晶粒間界是結(jié)晶學(xué)取向不同的晶粒間紊亂錯(cuò)合的界城,因而,,它們是鋼中各種溶質(zhì)元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區(qū)城。因此,,在某些腐蝕介質(zhì)中,,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類(lèi)型的腐蝕被稱(chēng)為晶間腐蝕,,大多數(shù)的金屬和合金在特定的腐蝕介質(zhì)中都可能呈現(xiàn)晶間腐蝕,。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕不同之處在于,,腐蝕的局部性是顯微尺度的,,而宏觀上不一定是局部的。 - c0 _/ j9 e/ I. x5 U. x' i5 c
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縫隙腐蝕:是指在金屬構(gòu)件縫隙處發(fā)生斑點(diǎn)狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,,是局部腐蝕的一種形式,,它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內(nèi)。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,,例如,,在與鉚釘、螺栓,、墊片,、閥座,、松動(dòng)的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。
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1 k8 v+ e* T8 b7 _' d/ j* m 全面腐蝕:是用來(lái)描述在整個(gè)合金表面上以比較均勺的方式所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象的術(shù)語(yǔ),。當(dāng)發(fā)生全面腐蝕時(shí),,村料由于腐蝕而逐漸變薄,甚至材料腐蝕失效,。不銹鋼在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿中可能呈現(xiàn)全面腐蝕,。全面腐蝕所引起的失效問(wèn)題并不怎么令人擔(dān)心,因?yàn)�,,這種腐蝕通�,?梢酝ㄟ^(guò)簡(jiǎn)單的浸泡試驗(yàn)或查閱腐蝕方面的文獻(xiàn)資料而預(yù)測(cè)它。 7 S/ D# z- W& Z
均勻腐蝕:是指接觸腐蝕介質(zhì)的金屬表面全部產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象,。3 t* [8 ^8 |& Q7 V
根據(jù)不同的使用情況對(duì)耐蝕提出不同的指標(biāo)要求,,一般可分為兩大類(lèi):
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1. 不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/年的,,認(rèn)為是"完全耐蝕",;腐蝕速率小于0.1mm/年的,認(rèn)為是"耐蝕"的,。
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2. 耐蝕鋼 指在各種強(qiáng)烈腐蝕介質(zhì)中能耐蝕的鋼,。 + n* S/ n' } T$ G- q
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二.各種不銹鋼的耐腐蝕性能
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# m7 d! x+ l6 J1 \- Q, |2 l8 Y* v 304 是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件,。 4 w7 L) H3 ]- w5 G7 j2 V0 C
! ]" n& B/ F$ p* q 301 不銹鋼在形變時(shí)呈現(xiàn)出明顯的加工硬化現(xiàn)象,,被用于要求較高強(qiáng)度的各種場(chǎng)合。
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& h1 r2 X$ K4 ?6 {6 n4 n 302 不銹鋼實(shí)質(zhì)上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種,,通過(guò)冷軋可使其獲得較高的強(qiáng)度,。 z5 N3 W' u N) y( O/ `
7 T% S$ H- \! `9 E# a( Q 302B 是一種含硅量較高的不銹鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能,。
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303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼,,用于主要要求易切削和表而光浩度高的場(chǎng)合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機(jī)件,,因?yàn)樵谶@類(lèi)條件下,,這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。
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- r. O! |6 G; A/ q+ v# L 304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種,,用于需要焊接的場(chǎng)合,。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區(qū)中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導(dǎo)致不銹鋼在某些環(huán)境中產(chǎn)生晶間腐蝕(焊接侵蝕),。
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9 N; c Q, n" o8 ^2 c 304N 是一種含氮的不銹鋼,,加氮是為了提高鋼的強(qiáng)度。
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305和384 不銹鋼含有較高的鎳,,其加工硬化率低,,適用于對(duì)冷成型性要求高的各種場(chǎng)合,。
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1 M! h. s q+ F) b0 T 308 不銹鋼用于制作焊條。
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309,、310,、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高,,為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強(qiáng)度,。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種,所不同者只是碳含量較低,,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少,。330不銹鋼有著特別高的抗?jié)B碳能力和抗熱震性. " y, X# U% M* C. U4 N" z, i
E8 N" I. N# F2 m) ]+ W! c* ] 316和317 型不銹鋼含有鋁,因而在海洋和化學(xué)工業(yè)環(huán)境中的抗點(diǎn)腐蝕能力大大地優(yōu)于304不銹鋼,。其中,,316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強(qiáng)度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F,。
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2 H) W/ _. G& B$ d8 R' U2 y2 S+ k' c 321,、347及348 是分別以鈦,鈮加鉭,、鈮穩(wěn)定化的不銹鋼,,適宜作高溫下使用的焊接構(gòu)件。348是一種適用于核動(dòng)力工業(yè)的不銹鋼,,對(duì)鉭和鉆的合量有著一定的限制,。. B; W; ^/ f" L8 `! E! Y0 ?) i
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