不銹鋼的防腐

百度寸庫(kù)-計(jì)每個(gè)人平笑地提升自我百度寸庫(kù)-計(jì)每個(gè)人平笑地提升自我#以不銹鋼為例，請(qǐng)問(wèn)如何提高不銹鋼基染料敏化太陽(yáng)能電池的穩(wěn)固？通常，適應(yīng)于依照金相組織把較普通的不銹鋼分成三類(lèi)奧：氏體型不銹鋼（面心立方）、鐵素體型不銹鋼（體心立方）和馬氏體型不銹鋼（體心正方或立方）。當(dāng)談到在相當(dāng)苛刻的環(huán)境中能夠耐侵蝕的材料時(shí)普，通以為奧氏體不銹鋼的耐蝕性是優(yōu)良的。在侵蝕性較為緩和的環(huán)境中，鐵素體不銹鋼具有足夠的耐蝕性能，在輕度侵蝕性環(huán)境中，若要求材料具有高強(qiáng)度或高硬度則馬氏體不銹鋼和沉淀硬化不銹鋼是可適用的。歸納說(shuō)來(lái)，應(yīng)該熟悉到，對(duì)于某些會(huì)引發(fā)局部侵蝕（如點(diǎn)侵蝕和纏陳侵蝕）的超級(jí)苛刻的環(huán)境，即即是合金含量較高的奧氏體不銹鋼也可能是不耐蝕的。對(duì)于這種情形，在尋求耐侵蝕材料時(shí)，能夠在奧氏體型的Ni—Cr—Fe—（Mo、Cu、Nb）合金系列中考慮、選用。一樣，對(duì)于在高溫水、苛性堿或氣態(tài)氯環(huán)境下利用的設(shè)備，也能夠考慮選用Ni—Cr—Fe合金。含鎳不銹鋼⑴AISI300系列正如表1—1所示，300系列不銹鋼是二十世紀(jì)七十年代美國(guó)所生產(chǎn)的各類(lèi)不銹鋼中產(chǎn)量最大的一類(lèi)。300系列不銹鋼的化學(xué)成排列于表2—1,它們的機(jī)械性能列于表2—2。300系列是經(jīng)典的18/8（Cr8%—Ni8%）不銹鋼的成分改型合金，是一種普遍應(yīng)用已達(dá)五十年之久的耐侵蝕材料。其中，為改善耐侵蝕性能而進(jìn)展的較為重要的成份改型有：（a）添加鉬以改善鋼的抗點(diǎn)侵蝕和裂縫侵蝕能力；（b）降低含碳量或以鈦或鈮加鉭穩(wěn)固化，以減小焊接材料的品間侵蝕；（c）添加鎳和鉻，以改善鋼的抗高溫氧化能力；(d)添加鎳以改善鋼的抗應(yīng)力侵蝕性能。影響孔蝕的規(guī)律可歸納為內(nèi)因和外因兩大類(lèi)：內(nèi)因是不銹耐蝕鋼的成份相組織結(jié)構(gòu)等：外因是侵蝕環(huán)境的組成和溫度等．不銹耐蝕鋼產(chǎn)生孔蝕的特征為：(1)pH>3的中性的弱侵蝕環(huán)境；(2)某界限濃度以上的鹵素離子(如C「、BM等)——孔蝕的活化劑——例如在1N硫酸溶液中鐵的孔蝕是［C「］>0.0003克分子/升便引發(fā)孔蝕。此濃度因金屬和合金的組成和表面狀態(tài)而異；(3)孔蝕發(fā)生的臨界電位，即孔蝕電位值因鹵素離子濃度和添加元素而異；(4)孔蝕發(fā)生前有孕育期(或稱(chēng)誘導(dǎo)期)；(5)有氧化劑(如鐵離子、汞離子，銅離子、雙氧水和溶解氧等)存在時(shí)孔蝕加速，即孔蝕與金屬離子的氧化還原電位有關(guān)；(6)在鈍化區(qū)，金屬與有害的陰離子的親合力大于氧的親合力而產(chǎn)生孔蝕；(7)孔蝕的鈍化劑有氫氧根、硝酸根、鉻酸根和硫酸根等。一般孔蝕具有成核進(jìn)程的孕育期和成長(zhǎng)進(jìn)程的擴(kuò)展期。2—2影響孔蝕的環(huán)境因素1．侵蝕介質(zhì)的種類(lèi) ． —不銹耐酸鋼的孔蝕是在特定的侵蝕介質(zhì)中發(fā)生的，專(zhuān)門(mén)是含C廠的水溶液幾乎是產(chǎn)生孔蝕的主要原因，其它鹵素離子(如8”和1一)也引發(fā)孔蝕。另外也有氯酸根等介質(zhì)產(chǎn)生孔蝕的報(bào)導(dǎo)，可是侵蝕破壞事例很少．鹵素離子的濃廢一般以為孔蝕只有當(dāng)鹵素離子在溶液中達(dá)到某一濃度以上時(shí)才產(chǎn)生．固然那個(gè)濃度界限是因利用材料成份和狀態(tài)等的不同而異的.一般采用產(chǎn)生孔蝕的最小Cr濃度作為評(píng)定孔蝕趨勢(shì)的一個(gè)參量。鹵素離子的濃度與孔蝕電位的關(guān)系，能夠下式表示之：=a+blogC1).各類(lèi)元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響和作用1-1.鉻在不銹鋼中的決定作用：決定不銹鋼性屬的元素只有一種，這就是鉻，每種不銹鋼都含有必然數(shù)量的鉻。迄今為止，尚未不含鉻的不銹鋼。鉻之所以成為決定不銹鋼性能的主要元素，根本的原因是向鋼中添加鉻作為合金元素以后，促使其內(nèi)部的矛盾運(yùn)動(dòng)向有利于抵抗侵蝕破壞的方面進(jìn)展。這種轉(zhuǎn)變能夠從以下方面取得說(shuō)明：①鉻使鐵基固溶體的電極電位提高②鉻吸收鐵的電子使鐵鈍化鈍化是由于陽(yáng)極反映被阻止而引發(fā)金屬與合金耐侵蝕性能被提高的現(xiàn)象。組成金屬與合金鈍化的理論很多，主要有薄膜論、吸附論及電子排列論。1-2.碳在不銹鋼中的雙重性碳是工業(yè)用鋼的主要元素之一，鋼的性能與組織在專(zhuān)門(mén)大程度上決定于碳在鋼中的含量及其散布的形式，在不銹鋼中碳的影響尤其顯著。碳在不銹鋼中對(duì)組織的影響主要表此刻兩方面，一方面碳是穩(wěn)固奧氏體的元素，而且作用的程度專(zhuān)門(mén)大（約為鎳的30倍），另一方面由于碳和鉻的親和力專(zhuān)門(mén)大，與鉻形成—系列復(fù)雜的碳化物。所以，從強(qiáng)度與耐腐燭性能兩方面來(lái)看，碳在不銹鋼中的作用是彼此矛盾的。熟悉了這一影響的規(guī)律，咱們就可以夠從不同的利用要求動(dòng)身，選擇不同含碳量的不銹鋼。例如工業(yè)中應(yīng)用最普遍的，也是最最少的不銹鋼——0Crl3?4Cr13這五個(gè)鋼號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)含鉻量規(guī)定為12?14%,就是把碳要與鉻形成碳化鉻的因素考慮進(jìn)去以后才決定的，目的即在于使碳與鉻結(jié)合成碳化鉻以后，固溶體中的含鉻量不致低于%這一最低限度的含鉻量。就這五個(gè)鋼號(hào)來(lái)講由于含碳量不同，強(qiáng)度與耐侵蝕性能也是有區(qū)別的，0Cr13?2Crl3鋼的耐侵蝕性較好但強(qiáng)度低于3Crl3和4配13鋼，多用于制造結(jié)構(gòu)零件，后兩個(gè)鋼號(hào)由于含碳較高而可取得高的強(qiáng)度多用于制造彈簧、刀具等要求高強(qiáng)度及耐磨的零件。又如為了克服18－8鉻鎳不銹鋼的晶間侵蝕，能夠?qū)摰暮剂拷抵粒ヒ韵?，或加入比鉻和碳親和力更大的元素（鈦或鈮），使之不形成碳化鉻，再如當(dāng)高硬度與耐磨性成為主要要求時(shí)，咱們能夠在增加鋼的含碳量的同時(shí)適本地提高含鉻量，做到既知足硬度與耐磨性的要求，又兼顧—定的耐侵蝕功能，工業(yè)上用作軸承、量具與刃具有不銹鋼9Cr18ffi9Cr17MoVCo鋼，含碳量雖高達(dá)?%，由于它們的含鉻量也相應(yīng)地提高了，所以仍保證了耐侵蝕的要求?？偟膩?lái)講，目前工業(yè)中取得應(yīng)用的不銹鋼的含碳量都是比較低的，大多數(shù)不銹鋼的含碳量在?%之間，耐酸鋼則以含碳?%的占多數(shù)。含碳量大于0.4%的不銹鋼僅占鋼號(hào)總數(shù)的一小部份，這是因?yàn)樵诖蠖鄶?shù)利用條件下，不銹鋼老是以耐侵蝕為主要目的。另外，較低的含碳量也是出于某些工藝上的要求，如易于焊接及冷變形等。1-3.鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發(fā)揮出來(lái)的鎳是優(yōu)良的耐侵蝕材料，也是合金鋼的重要合金化元素。鎳在鋼中是形成奧氏體的元素，但低碳鎳鋼要取得純奧氏體組織，含鎳量要達(dá)到24％；而只有含鎳27％時(shí)才使鋼在某些介質(zhì)中的耐侵蝕性能顯著改變。所以鎳不能單獨(dú)組成不銹鋼?？墒擎嚺c鉻同時(shí)存在于不銹鋼中時(shí)，含鎳的不銹鋼卻具有許多寶貴的性能?；谏厦娴那樾慰芍?，鎳作為合金元素在不銹鋼中的作用，在于它使高鉻鋼的組織發(fā)生轉(zhuǎn)變，從而使不銹鋼的耐侵蝕性能及工藝性能取得某些改善。1-4.錳和氮能夠代替鉻鎳不銹鋼中鎳鉻鎳奧氏體鋼的長(zhǎng)處雖然很多，但近幾十年來(lái)由于鎳基耐熱合金與含鎳20％以下的熱強(qiáng)鋼的大量進(jìn)展與應(yīng)用，和化學(xué)工業(yè)日趨進(jìn)展對(duì)不銹鋼的需要量愈來(lái)愈大，而鎳的礦藏量較少且又集中散布在少數(shù)地域，因此活著界范圍內(nèi)出現(xiàn)了鎳在供和需方面的矛盾。所以在不銹鋼與許多其他合金領(lǐng)域（如大型鑄鍛件用鋼、工具鋼、熱強(qiáng)鋼等）中，專(zhuān)門(mén)是鎳的資源比較缺乏的國(guó)家，普遍地開(kāi)展了節(jié)鎳和以其他元素代鎳的科學(xué)研究與生產(chǎn)實(shí)踐，在這方面研究和應(yīng)用比較多的是以錳和氮來(lái)代替不銹鋼與耐熱鋼中的鎳。錳對(duì)于奧氏體的作用與鎳相似。但說(shuō)得確切一些，錳的作用不在于形成奧氏體，而是在于它降低鋼的臨界淬火速度，在冷卻時(shí)增加奧氏體的穩(wěn)固性，抑制奧氏體的分解，使高溫下形成的奧氏體得以維持到常溫。在提高鋼的耐侵蝕性能方面，錳的作用不大，如鋼中的含錳量從0到%轉(zhuǎn)變，也不使鋼在空氣與酸中的耐侵蝕性能發(fā)生明顯的改變。這是因?yàn)殄i對(duì)提高鐵基固溶體的電極電位的作用不大，形成的氧化膜的防護(hù)作用也很低，所以工業(yè)上雖有以錳合金化的奧氏體鋼（如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼等），但它們不能作為不銹鋼利用。錳在鋼中穩(wěn)固奧氏體的作用約為鎳的二分之一，即2％的氮在鋼中的作用也是穩(wěn)定奧氏體，而且作用的程度比鎳還要大。例如，欲使含18％鉻的鋼在常溫下獲得奧氏體組織，以錳和氮代鎳的低鎳不銹鋼與元鎳的鉻錳氮不誘鋼，目前已在工業(yè)中取得應(yīng)用，有的已成功地代替了經(jīng)典的18-8鉻鎳不銹鋼。1-5.不銹鋼中加鈦或鈮是為了避免晶間侵蝕。1-6.鉬和銅能夠提高某些不銹鋼的耐侵蝕性能。1-7.其他元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響以上主要的九種元素對(duì)不銹鋼的性能和組織的影響，除這些元素對(duì)不銹鋼性能與組織影響較大的元素之外，不銹鋼中還含有一些其他的元素。有的是和一般鋼一樣為常存雜質(zhì)元素，如硅、硫、磷等.也有的是為了某些特定的目的而加入的，如鈷、硼、硒、稀土元素等。從不銹鋼的耐侵蝕性能這一主要性質(zhì)來(lái)講，這些元素相對(duì)于已討論的九種元素，都是非主要方面的，雖然如此，但也不能完全忽略，因?yàn)樗鼈儗?duì)不銹鋼的性能與組織一樣也發(fā)生影響。因?yàn)樗鼈儗?duì)不銹鋼的性能與組織一樣也發(fā)生影響。硅是形成鐵素體的元素，在一般不銹鋼中為常存雜質(zhì)元素。鈷作為合金元素在鋼中應(yīng)用不多，這是因?yàn)殁挼膬r(jià)錢(qián)高及其在其它方面（如高速鋼、硬質(zhì)合金、鈷基耐熱合金、磁鋼或硬磁合金等）有著更重要的用途。在一般不銹鋼中加鈷作合金元素的也不多，常常利用不銹鋼如9Crl7MoVCo鋼（含鈷）加鈷，目的并非在于提高耐侵蝕性能而在于提高硬度，因?yàn)檫@種不銹鋼的主要用途是制造切片機(jī)械刃具、剪子及手術(shù)刀片等。硼：高鉻鐵素體不銹鋼Crl7Mo2Ti鋼中加％硼，可使在沸騰的65％醋酸中的耐侵蝕性能提高。加微量的硼（?%）可使奧氏體不銹鋼的熱態(tài)塑性改善。少量的硼由于形成低熔點(diǎn)共晶體，使奧氏體鋼焊接時(shí)產(chǎn)生熱裂紋的偏向增大，但含有較多的硼（?%）時(shí)，反而可避免熱裂紋的產(chǎn)生。因?yàn)楫?dāng)含有?%的硼時(shí)，形成奧氏體一硼化物兩相組織，使焊縫的熔點(diǎn)降低。熔池的凝固溫度低于半溶化區(qū)時(shí)，母材在冷卻時(shí)產(chǎn)生的張應(yīng)力，由處于液態(tài).固態(tài)的焊縫金屬經(jīng)受，現(xiàn)在是不致引發(fā)裂痕的，即便在近縫區(qū)形成了裂紋，也能夠?yàn)樘幱谝簯B(tài)－固態(tài)的熔池金屬所填充。含硼的鉻鎳奧氏體不銹鋼在原子能工業(yè)中有著特殊的用途。不銹鋼為何也生銹?不銹鋼具有抵抗大氣氧化的能力即不銹性，同時(shí)也具有在含酸、堿、鹽的介質(zhì)中乃侵蝕的能力即耐蝕性。但其抗侵蝕能力的大小是隨其鋼質(zhì)本身化學(xué)組成、加互狀態(tài)、利用條件及環(huán)境介質(zhì)類(lèi)型而改變的。如304鋼管，在干燥清潔的大氣中，有絕對(duì)優(yōu)良的抗銹蝕能力，但將它移到海濱地域，在含有大量鹽份的海霧中，專(zhuān)門(mén)快就會(huì)生銹了；而316鋼管則表現(xiàn)良好。因此，不是任何一種不銹鋼，在任何環(huán)境下都能耐侵蝕,不生銹的。不銹鋼是靠其表面形成的一層極薄而牢固細(xì)密的穩(wěn)固的富鉻氧化膜（防護(hù)膜），避免氧原子的繼續(xù)滲入、繼續(xù)氧化，而取得抗銹蝕的能力。一旦有某種原因，這種薄膜受到了不斷地破壞，空氣或液體中氧原子就會(huì)不斷滲入或金屬中鐵原子不斷地析離出來(lái)，形成疏松的氧化鐵，金屬表面也就受到不斷地銹蝕。這種表面膜受到破壞的形式很多，日常生活中多見(jiàn)的有如下幾種：.不銹鋼表面存積著含有其他金屬元素的粉塵或異類(lèi)金屬顆粒的附著物，在潮濕的空氣中，附著物與不銹鋼間的冷凝水，將二者連成一個(gè)微電池，引發(fā)了電化學(xué)反映，保護(hù)膜受到破壞，稱(chēng)之謂電化學(xué)侵蝕。.不銹鋼表面粘附有機(jī)物汁液（如瓜菜、面湯、痰等），在有水氧情形下，構(gòu)成有機(jī)酸，長(zhǎng)時(shí)刻則有機(jī)酸對(duì)金屬表面的侵蝕。.不銹鋼表面粘附含有酸、堿、鹽類(lèi)物質(zhì)（如裝修墻壁的堿水、石灰水噴濺），引發(fā)局部侵蝕。