1. 鉻、鉬、氮元素對不銹鋼耐蝕性能的影響


  不銹鋼的耐大氣腐蝕性,基本上和耐點腐蝕性一樣,隨著鉻含量的增加會有所提高。通過大氣曝露確認的數據,其中Schmitt等(1969年)把改變了鉻含量的Fe-0.5%~28%Cr合金在美國國內的4個地方曝露了長達8年的結果。該試驗認為Cr含量如果大約為12%時,幾乎可以無視不銹鋼在大氣中重量的減少,但在海鹽離子附著的沿海地帶,按照其影響程度的不同,有必要把鉻含量增大到15.7%或18.5%以上,以確保耐腐蝕性。至今還沒有把鉬含量的影響進行系統研究的結果,但根據Truman(1979)把不同的鉬含量18Cr-8Ni和17Cr在工業地帶曝露了長達5年的結果,可以看出隨著鉬含量的增加,重量明顯地會有所減少。


  根據鋼中的耐點腐蝕性和有效的合金元素鉻、鉬、氮含量整理的日本國內的大氣曝露結果如圖5.4(1982年)所示。從圖5.4 中可以得出各個曝露地的試驗片的外觀參量可根據這些元素的含有量進行整理。此外,在海上曝露長達3年的試驗片的最大點腐蝕深度如圖5.5 (1989年)所示。由圖5.4可見,隨著表示鉻、鉬、氮含量的點腐蝕指數的增加,最大點腐蝕深度會有所變小;但同一指數的情況下,奧氏體系不銹鋼比鐵素體系的點腐蝕深度淺。通過外觀參量進行比較,高純度鐵素體系不銹鋼比奧氏體系顯示了更高的值。


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  以表面的顯色面積率(WA)為基準,用RN=3(2-logWA)表示)此后,矢澤等(1994年)(1995年)通過試驗表明,高鉻不銹鋼的耐蝕性隨著點腐蝕指數(鐵素體系:Cr+3.3Mo;奧氏體系:Cr+3.3Mo+16N)的增加會有所提高,但點腐蝕指數值相同的情況下,鐵素體系不銹鋼比雙相和奧氏體系不銹鋼生銹少,而且光澤的保持情況很好。


2. 其他元素對不銹鋼耐蝕性能的影響


  雖然關于其他元素對耐大氣腐蝕性的影響并沒有進行太多的探討,但在日本國內,隨著含Cu-Nb的18Cr鐵素體系不銹鋼的開發,對銅對鐵素體系不銹鋼的耐大氣腐蝕性的影響特別引人注目。


  山本等人(1982年),研究了銅元素對19Cr-0.5Cu-Nb鋼耐銹性的影響。即使添加Cu,生銹點也不會變大,只是一部分有所停止;而且Cu有利于鈍態的穩定化,所以不僅在受氯離子影響很強的沿海地區,而且在工業地帶的二氧化硫環境當中,也具有一定的耐銹性。


  另一方面,伊藤等人(1983年)調查了影響海洋性大氣中的耐大氣腐蝕性的鐵素體系不銹鋼中的Cr含量(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu鋼BA材料的Si(0.3%~0.6%)所產生的影響。若Cr含量增加,其耐大氣腐蝕性也會增強;而且當BA材料的表面的硅的濃度較大時,銹難以向兩邊擴展,證明了耐銹性很好。樽谷等(1991年)也證明了他們開發的汽車鑄模用的17Cr-0.4Nb-0.4Cu鋼的BA材料,其中硅在表面濃縮成二氧化硫,這說明提高了耐大氣腐蝕性。此外,山本等(1986年),以19Cr-0.5Cu-0.4Nb鋼的耐銹性好為理由,如果該鋼產生一點腐蝕,由于含有銅,其腐蝕部分也會立即促進陰極反應,產生再鈍態化。


  矢澤等(1990年)通過曝露試驗和試驗室促進試驗,研究了影響鐵素體系不銹鋼的耐大氣腐蝕性的C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和Ti所產生的影響。Cr提高了不銹鋼耐大氣腐蝕性,但含有24%的話,仍不能充分防止紅銹的產生;Mo和Cu對于改善不銹鋼耐大氣腐蝕性很有效,特別是兩元素的復合添加效果明顯;Nb和Ti也顯示了其對耐蝕性有一定的改善效果,但其程度與Cr、Mo、Cu相比較小。小林等(1991年)通過試驗室促進試驗和對點腐蝕電位的測定,研究了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元素對鐵素體系不銹鋼的耐銹性所產生的影響,其中Cu的效果非常明顯,通過對點腐蝕電位的測定得知其與其他元素不同,有預想不到的耐銹性改善效果。


  如上所述,特別是對于鐵素體系不銹鋼,銅元素當初是為了提高耐大氣腐蝕性替代鉬而添加的,但證實了銅的耐蝕性效果非常大。