一(yi)、鉬對不銹鋼性(xing)能(neng)的影(ying)響
鉬對奧氏體不銹(xiu)鋼的氧化作用不顯著,因此當鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼保持單(dan)一的奧氏體(ti)組織且無金屬間(jian)析出時(shi),鉬的加入對(dui)其室(shi)溫力學性能(neng)影響不大,但(dan)是,隨著鉬含量的增加,鋼的高溫強度提(ti)高,比如(ru)持(chi)久,蠕變(bian)等性能均獲較(jiao)大改善,因(yin)此含(han)鉬(mu)不銹鋼也(ye)常在高溫(wen)下應用,然而,鉬的加入使鋼的高溫變形抗(kang)力增(zeng)大(da),加之鋼(gang)中常常存在少量δ鐵素體因而含鉬(mu)不銹鋼(gang)的熱衷加工性(xing)比不含鉬(mu)鋼(gang)為(wei)差,而(er)且鉬(mu)含量越高,熱加工(gong)性能(neng)越壞,另外,含鉬(mu)奧氏體不銹鋼中容易(yi)一百萬κ(σ)相沉淀,這將顯著惡化(hua)鋼的塑性和(he)韌性,因此在含鉬奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼的生產,設備(bei)制(zhi)造和應用(yong)過程中,要(yao)注(zhu)意防(fang)止鋼中金屬(shu)間(jian)相(xiang)的形成。
雖然(ran)鉬作用為合金元素對奧(ao)氏體不(bu)銹鋼耐還(huan)原性介(jie)質,面點(dian)腐蝕(shi)及(ji)縫隙腐蝕(shi)的原因尚不完全清楚,經大量實驗證明(ming),鉬的耐蝕作用僅(jin)相(xiang)當(dang)鋼中含有較高(gao)量的鉻時才有效,鉬主要是強化鋼中鉻的耐(nai)蝕作(zuo)用,與此(ci)同時,鉬形成酸鹽后的緩蝕作用也已(yi)為實(shi)驗所(suo)證(zheng)實(shi)。
在耐高濃氯(lv)化物(wu)溶液(ye)的(de)應(ying)力(li)腐蝕方面(mian),雖然鉬作為(wei)合金元素(su)對奧氏體不銹(xiu)鋼耐(nai)還原性(xing)介質,耐點(dian)腐蝕(shi)及縫隙(xi)腐蝕(shi)的(de)原因尚不完全(quan)清楚(chu),但大量實驗已指出,鉬(mu)的作用僅當鋼中含有較高量的鉻時(shi)才有效,鉬主要是強化鋼中(zhong)鉻(ge)的耐蝕作(zuo)用,與此同(tong)時,鉬形(xing)成鉬酸鹽后的緩沖作用也已為實驗所證(zheng)實。
在(zai)耐高濃氯化物沉(chen)淀的應力腐蝕方面,雖然與(yu)此實驗(yan)相同。3#以下的鉬對奧氏體不銹鋼(gang)的耐應力(li)腐蝕(shi)性能有(you)害,,但是由于常(chang)見鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不(bu)銹鋼多(duo)在含有微量氯化物及(ji)飽和氧的水介質(zhi)中使用(yong),其應力腐(fu)蝕又以點腐(fu)蝕為(wei)起源,因此含(han)鉬的(de)鉻(ge)鎳鉬奧氏體不(bu)銹鋼由于耐點腐蝕(shi)性能較高(gao),所以在實際(ji)應(ying)(ying)用中(zhong)常(chang)常(chang)比不含鉬(mu)鋼具(ju)有更好的耐氯化物應(ying)(ying)力腐蝕(shi)性能(neng)。
二(er)、鎳對不銹鋼性能的(de)影響
經研究證明，鎳(nie)對(dui)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)特別(bie)是對(dui)鉻鎳(nie)負數氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)力學性(xing)(xing)能(neng)的(de)影響(xiang)(xiang)主要是由鎳(nie)對(dui)奧(ao)氏體(ti)穩定(ding)性(xing)(xing)的(de)影響(xiang)(xiang)來(lai)決定(ding),在(zai)鋼中可(ke)能發生馬氏體轉變的鎳(nie)含量(liang)范圍內,隨著鎳含量的增(zeng)加,鋼的強度降低頁塑性提高,具有穩(wen)定奧氏(shi)(shi)體組織的(de)鉻鎳奧氏(shi)(shi)體不銹鋼韌(ren)性(包括(kuo)極低溫(wen)韌性(xing))非常(chang)優(you)良,因而可作(zuo)為低溫(wen)鋼使(shi)用,這是眾所周知的(de),對于具有穩(wen)定奧氏(shi)體組織的(de)鉻(ge)錳奧氏(shi)體不銹鋼,鎳的加(jia)入可進一步(bu)改(gai)善其韌(ren)性(xing)。鎳還可顯著降低奧氏體不銹鋼(gang)的冷加(jia)工硬化(hua)傾向,這主(zhu)要是由于奧(ao)氏體穩定性(xing)增大,減少以至消(xiao)除了冷加工過程(cheng)中的(de)馬氏體(ti)轉變,同時對(dui)奧(ao)氏體本身的冷加工硬化作用不(bu)太明(ming)顯,不銹鋼冷加工硬化(hua)傾向的(de)影(ying)響,鎳降低奧氏(shi)體不銹鋼冷加(jia)工(gong)硬(ying)化速率,與降低鋼的室溫及(ji)低溫強度,提(ti)高(gao)塑性(xing)的作用(yong),決(jue)定了鎳含量(liang)的(de)(de)提高(gao)有利于奧氏體不銹的(de)(de)冷加工成形(xing)性能,提高鎳(nie)含量(liang)還(huan)可(ke)減少(shao)以(yi)至(zhi)消除18-8和(he)17-14-2型鉻鎳9鉗)奧(ao)氏體不銹鋼中的(de)δ鐵素(su)體,從(cong)而提高其熱加工性能。但是,δ鐵素體的減少對這些鋼種的可(ke)焊(han)接(jie)性不利會增大焊(han)接(jie)熱裂紋絲傾向。此外,鎳還可顯著提(ti)高鉻錳氮(鉻錳(meng)鎳氮)奧氏體不銹鋼的(de)熱加工(gong)性(xing)能,從(cong)而(er)顯著提高(gao)鋼的成材(cai)率。
在(zai)奧氏(shi)體不銹鋼中,鎳(nie)的加入(ru)以及隨著鎳(nie)含(han)量的提(ti)高,導致(zhi)鋼的(de)熱力學(xue)穩定性增加,因此奧氏體不(bu)銹鋼(gang)具有更好的(de)不(bu)銹性(xing)和(he)耐氧化性(xing)介(jie)質的(de)性(xing)能,且隨著(zhu)鎳含量增加,耐還原性介質的(de)性能進一步(bu)得到改善。值得指出,鎳還是(shi)提高(gao)奧(ao)氏(shi)體不銹耐(nai)許多(duo)介(jie)質穿(chuan)晶型應(ying)力(li)腐蝕的(de)唯一重要元素。
在(zai)各種酸介質中鎳對(dui)奧氏(shi)體不銹鋼耐蝕性能的影響,需要指出(chu),在高溫高壓(ya)水中(zhong)的一些條件(jian)下,鎳含量的(de)提(ti)高導致鋼和合金(jin)的(de)晶間型(xing)應力(li)腐蝕(shi)敏感性增加,但是這(zhe)種(zhong)不利作用會(hui)由于鋼及合(he)金中鉻含量的(de)(de)提(ti)高而獲得減輕(qing)或受到抑制。隨磁卡奧氏體不銹鋼中鎳含量的(de)(de)提(ti)高,其產(chan)生(sheng)晶間(jian)腐蝕的(de)臨界(jie)碳含(han)量降(jiang)低,即鋼的晶間腐蝕敏感性增加,至(zhi)于對奧氏體不銹鋼(gang)耐點腐蝕(shi)(shi)及縫隙腐蝕(shi)(shi)的性能(neng),鎳(nie)的(de)作用并不顯著(zhu),此外,鎳(nie)還提高奧氏體不銹(xiu)鋼的高溫抗氧化性(xing)能,這(zhe)主要與(yu)鎳改善了鉻的氧化(hua)膜的成分,結構和性能降(jiang)低,并且鎳(nie)含量(liang)越高越有害,這主要(yao)是由于鋼(gang)中(zhong)晶(jing)界處一百萬低熔點(dian)硫化(hua)鎳所致。
一般來說,簡單的鉻(ge)鎳(nie)(及鉻錳氮)奧氏體不銹(xiu)鋼僅用于要求不銹(xiu)性和(he)耐氧化性介質(比如硝酸等)的(de)使用條件(jian)下,鉬作為(wei)奧氏體不銹鋼中(zhong)的重要合金(jin)元素加入到鋼中(zhong)使其(qi)使用范圍進(jin)一步擴(kuo)大,鉬的作用主(zhu)要是提高(gao)鋼在還原性介質(比H2SO4,H3PO4,以及一些有機酸和尿素環境)的耐蝕性(xing),并提高(gao)鋼的耐點腐蝕及(ji)縫隙腐蝕等(deng)性能(neng)。
三、鎳對不銹(xiu)鋼組(zu)織的影響
研究證明鎳是強(qiang)烈一百萬并(bing)穩定奧氏體且擴大奧氏體相區的元素,為了獲得單(dan)一的奧氏體組織,當鋼中(zhong)含(han)有0.1%碳(tan)和18%鉻時所需的最低鎳含(han)量約為8%,這便是最著名18-8鉻鎳奧氏體不銹鋼(gang)的基本(ben)分,奧氏體不銹鋼(gang)中,隨著鎳含(han)量的增(zeng)加,殘余(yu)的鐵素體可完全消除,并顯著(zhu)降(jiang)低(di)σ相形成的傾向；同時(shi)馬氏體轉烴溫度降(jiang)低(di),甚至可不(bu)出(chu)現λ→M相變,但是鎳含量的增加會降低碳(tan)在(zai)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼中的溶解度,從而使碳化物析出傾(qing)向增強。應提高(gao),以保持鋼中鐵素體(ti)與(yu)奧氏體(ti)形成(cheng)元素之間的(de)平衡(heng).
四、鉻(ge)對不銹鋼(gang)耐熱性(xing)能(neng)的影(ying)響
鉻的影響:鉻是奧氏體(ti)不銹鋼中最主要的合金元素,奧氏體不(bu)銹鋼的不(bu)銹性和耐蝕性的獲得主要是由于(yu)在會質作用下,鉻促進(jin)了鋼的(de)(de)鈍化(hua)并使鋼保持(chi)穩(wen)定鈍態的(de)(de)結(jie)果。
（1）鉻對組織的影響:在(zai)奧氏體不銹鋼中,鉻是(shi)強烈形成并穩定鐵(tie)體的元(yuan)素,縮(suo)小奧(ao)氏體區,隨(sui)著鋼中含量增加,奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)可(ke)出(chu)現鐵素(su)體(ti)(δ)組織。研究表(biao)明(ming),在鉻鎳奧氏體不(bu)銹鋼中,當(dang)碳含量為(wei)0.1%,鉻含量為18%時,為獲(huo)得穩定的單一奧氏體組織,所需鎳含量最低,約為(wei)8%,就這一點而言,研究認(ren)為常用的18Cr—8Ni型鉻鎳奧氏體不銹鋼是含鉻,鎳量配比最為適宜的一種。
有奧氏體不銹鋼中,隨著鉻含量(liang)的增加,一些金(jin)屬間(jian)相(xiang)(比如δ相(xiang))的形成傾向(xiang)增大,當鋼中含有(you)鉬(mu)時(shi),鉻含(han)含(han)量會增加還會χ相等的形成,如前所(suo)述,σ, χ相的(de)析出不僅顯著降(jiang)低鋼的(de)塑性(xing)和韌性(xing),而且(qie)在一(yi)些條(tiao)件(jian)下還降低鋼的耐蝕性,奧氏(shi)體(ti)不銹鋼中(zhong)鉻含量的提(ti)高(gao)可使(shi)馬氏(shi)體(ti)轉(zhuan)烴溫度(Ms)下(xia)降,從而提高(gao)奧氏體基體的穩定性。因此高(gao)鉻(比(bi)如超過20%)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)即使經過冷加工和(he)低溫處理也(ye)很難獲(huo)得馬(ma)氏(shi)(shi)體組織(zhi)。
鉻是強碳化(hua)物形(xing)成元素,在奧氏體不銹鋼(gang)中也(ye)不例外(wai),奧氏體不銹(xiu)鋼中常見的鉻(ge)碳化物有Cr23C6；當鋼(gang)中含有(you)鉬或鉻(ge)時(shi),還可(ke)見到期Cr6C等(deng)碳化物,它(ta)們的形成在某些(xie)條件下對鋼的性能會產生重要影響。
（2）鉻對性能(neng)的影(ying)響:一般來講(jiang),只要奧氏(shi)(shi)體不銹(xiu)鋼保持完全(quan)奧氏(shi)(shi)體組織而(er)沒有δ鐵素體等的形成,僅提高鋼中鉻含(han)量不會對力學性能有顯(xian)著影響,鉻(ge)對奧(ao)氏體不銹鋼(gang)性能影響最大的(de)是耐蝕性,主要表(biao)現為:鉻(ge)提(ti)高鋼(gang)的(de)耐氧化性介質和酸性氯化物(wu)介質的(de)性能；在鎳(nie)以及鉬和銅復(fu)合作用下(xia),鉻提高鋼耐(nai)一些(xie)還原性介質,有機(ji)酸,尿素和(he)堿介質(zhi)的性(xing)能(neng)；鉻還(huan)提高鋼耐局部腐蝕(shi),比(bi)如晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)、點腐(fu)蝕(shi)、縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)以及某些條件下應力體育館的(de)性(xing)能。對奧氏體不銹鋼(gang)晶(jing)間(jian)敏感性(xing)影響最大的(de)因素是鋼(gang)中碳含量(liang),其他元素(su)對晶間體育館的作用主要視其對碳化(hua)物的溶(rong)解和沉淀行為的影響(xiang)而定(ding),在奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼中,鉻能增(zeng)大碳的溶解度而降低鉻的貧化(hua)度,因而提(ti)高鉻含量對奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕是有益,鉻非常有效地改善奧氏體不銹鋼的耐點腐蝕(shi)及(ji)縫(feng)隙腐蝕(shi)性能,當(dang)鋼中同時有鉬或鉬及氮存(cun)在時,鉻的(de)這(zhe)種(zhong)有(you)效性大加(jia)強,雖然根據研究鉬的耐(nai)點(dian)及(ji)縫(feng)隙腐蝕的能(neng)力(li)為鉻的話倍左(zuo)右(you),氮為鉻的30倍(bei)。但(dan)是大(da)量研(yan)究,奧氏體(ti)不銹鋼中(zhong)如果(guo)沒(mei)有(you)鉻或者鉻含量較(jiao)低,鉬及(ji)氮的耐點腐(fu)蝕與縫隙腐(fu)蝕作用便會喪失或不夠(gou)顯著。
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