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不锈钢中几种主要元素对不锈钢性能的影响

发布时间:2015-08-11        人气:621



铬(Cr)


是决定不锈钢耐腐蚀性能的主要因素。金属腐蚀分为化学腐蚀和非化学腐蚀两种。在高温下金属直接与空气中的氧反应,生成氧化物(锈)是化学腐蚀;在常温下这种腐蚀是非化学腐蚀。


铬在氧化介质中极易生成一层质密的钝化膜。这层钝化膜稳定完整,与基体金属结合牢固,将基体与介质完全隔开,从而提高合金的抗腐蚀能力;铬还能有效地提高钢的电极电位。当含铬量不低于12.5%原子时,可使钢的电极电位发生突变,由负电位升到正的电极电位。因而可显著提高钢的耐蚀性。


铬的含量越高,钢的耐蚀性能越好含铬量达到25%、37.5%原子时,会发生第二次第三次的突变,使钢具有更高的耐腐蚀性能。11%是不锈钢含铬的最低界限,含铬低于11%的钢,一般不能叫不锈钢。


镍(Ni)


是优良的耐腐蚀材料,是在钢中形成奥氏体的主要元素。在不锈钢中加入镍后,组织发生明显的变化。镍在不锈钢中含量增多,奥氏体就会增加,不锈钢的耐腐蚀性、耐高温性、耐加工性就会增强,从而改善钢的冷加工工艺性能。所以含镍越高的不锈钢越适合拔细丝、微丝用。


碳(C)


碳在不锈钢中的含量及其分布的形式,在很大程度上左右着不锈钢的性能和组织:一方面碳是稳定奥氏体元素,并作用的程度很大,约为镍的30倍,含碳量高的(马氏体)不锈钢,完全可以接受淬火强化,从而在机械性能方面可大大提高它的强度;另一方面由于碳和铬的亲和力很大,在不锈钢中要占用十七倍碳量的铬与它结合成碳化铬。随着钢中含碳量的增加,则与碳形成碳化物的铬越多,从而显著降低钢的耐蚀性。


所以,从强度与耐腐蚀性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。在实际应用中,为了达到耐腐蚀的目的,不锈钢的含碳量一般较低,在大多在0.1%左右,为了进一步提高钢的耐腐蚀能力,特别是抗晶间腐蚀的能力,常采用超低碳的不锈钢,含碳量在0.03%甚至更低;但用于制造滚动轴承、弹簧、工具等不锈钢,由于要求有高的硬度和耐磨性,因而含碳量较高,一般均在0.85~1.00%之间。如9Cr18钢等。在不锈钢材质中用“0”表示。一个“0”表示含碳量小于等于0.09%;“00”表示含碳量小于等于0.03%。含碳量增高会降低不锈钢的耐腐蚀性,但可提高不锈钢的硬度。


钼(Mo)


可以提高不锈钢的耐腐蚀性能。在不锈钢中加入钼,能使不锈钢表面进一步钝化,从而进一步提高不锈钢的耐腐蚀性能。钼在不锈钢中不能形成沉淀析出钼,进而提高了不锈钢的抗拉强度。钼还能显著提高对含氯离子的介质(如)以及有机酸中的耐蚀能力。但含钼的不锈钢不宜在硝酸中应用,含钼的不锈钢在沸腾的65%硝酸中的腐蚀速度比不含钼的增加一倍;


铜(Cu)


铜能提高不锈钢对、醋酸等腐蚀介质的耐蚀能力。铜加入铬锰氮不锈钢中,会加速不锈钢的晶间腐蚀。钼对钢获得单一奥氏体组织有不利影响,因此在含钼钢中,为了使钢在热处理后具有单一的奥氏体组织。镍在锰等元素的含量要相应的提高。


钛(Ti)


是强碳化物形成元素,能提高钢的耐晶间腐蚀能力。但碳化钛对不锈钢的表面质量有不利影响,因此在表面要求较高的不锈钢中一般通过添加铌来改善性能。


硅(Si)和(Al)


硅对提高铬钢抗氧化能力的作用很显著,含5%铬及1%硅的钢,抗氧化的能力可与12%铬钢相等。如使钢在1000℃能抵抗氧化,含0.5%硅时需要22%的铬,如加入2.5~3%的硅以后,只需要12%的铬就可以了。有资料还介绍,向Cr15Ni20的铬镍钢中加2.5%的硅,抗氧化性能可相当Cr15Ni60的铬镍合金。


锰(Mn)和氮(N)


锰和氮在不锈钢中有镍相仿的作用。锰的稳定奥氏体作用为镍的二分之一,而氮的作用比镍大很多,约为镍的40倍左右。因而锰和氮可代镍获得单一的奥氏体组织。但锰的加入会使含铬低的不锈钢耐蚀性降低。同时,高锰奥氏体钢不易加工。因此,在不锈钢中不单独使用锰,只用部分代替镍。


磷(P)和硫(S)


是不锈钢中的有害元素,对不锈钢的耐腐蚀性和冲压性都会产生不利影响


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