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1、金屬材料的化學性能最主要的是指它的耐腐蝕性。材料抵抗周圍介質對腐蝕破壞的能力稱為材料的耐腐蝕性能。耐蝕性不是材料固有不變的特性,它隨材料的工作條件而改變。
一、碳鋼和普通鑄鐵的耐蝕性
1、耐蝕性能在淡水、大氣、土壤、海水等中性介質中都不耐蝕;在各類干燥氣體和有機溶劑等介質中耐蝕性良好;在低濃度堿溶液及濃硫酸、濃氫氟酸等介質中,碳鋼和普通鑄鐵表面能生成穩(wěn)定的膜,因而是耐蝕的。2、影響耐蝕性的因素介質組成;鐵碳合金的成分和組織;鋼鐵熱處理條件差異。
二、耐蝕合金鑄鐵?
在鑄鐵中加入某些合金元素可以大大提高它在一些介質中的耐蝕性。如添加硅、鉻、鋁等元素,可使鑄鐵表面形成連續(xù)、致密、牢固的表
2、面膜;添加鎳能獲得耐堿性介質腐蝕性能優(yōu)良的奧氏體鑄鐵;加稀土元素、鎂,能使石墨球化,從而大大改善高硅鑄鐵的力學性能和工藝性能。但在低濃度堿清洗之后表面容易達到生銹條件而產生閃銹。
三、耐蝕低合金鋼?
耐蝕低合金鋼通常是指在碳鋼中加入合金元素的總量低于 3%左右的合金。加入的合金元素種類、含量不同,所起的作用不同。根據(jù)在不同介質中的耐腐蝕性能,可將耐蝕低合金鋼分為如下幾種:(1)耐大氣腐蝕鋼種;(2)耐海水腐蝕鋼種;?? ?(3)耐硫化氫腐蝕鋼種。
四、不銹鋼的耐蝕性
不銹鋼是鉻、鎳含量較高的合金鋼。通常把耐大氣腐蝕的合金鋼稱為不銹鋼,把在酸中及其它強腐蝕性介質中耐腐蝕的合金鋼稱為耐酸
3、鋼。一般把上述不銹鋼與耐酸鋼統(tǒng)稱為不銹耐酸鋼或簡稱為不銹鋼。1、鉻13不銹鋼鉻13不銹鋼(馬氏體、鐵素體)的牌號對照見下表:
中國
美國
英國
西德
日本
前蘇聯(lián)
1Cr13 馬氏體
AISI 403、410
En 56B
W-Nr, 4021
SUS 21、22
Э>K2
2Cr13 馬氏體
AISI 420
En 56C
W-Nr, 4034
SUS 23
Э>K2
1Cr13 鐵素體
AISI 405
En 56A
W-Nr, 4001、4024
SUS 38
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本鋼種含鉻12~14%,約為不銹鋼必需含
4、鉻的最低量(Cr>12%)。它可經(jīng)熱處理硬化,產生帶磁性的馬氏體結構,所以通稱馬氏體不銹鋼。低碳品種有鐵素體不銹鋼。它的耐蝕性和其它不銹鋼類似。能夠耐大氣、水、硝酸、堿、鹽、有機酸、有機化合物及其它氧化性環(huán)境的腐蝕;不耐非氧化性酸(硫酸、鹽酸等)的腐蝕。在含有鹵素離子的溶液中可產生孔蝕和應力腐蝕破裂。由于它不含鎳,鉻含量也較低,所以一般耐蝕性都低于鉻17鐵素體和鉻18鎳9奧氏體不銹鋼。它的強度和硬度高,韌性較低,常用于同時需要耐蝕性、強度和硬度的部件,如閥門部件、球軸承等。一般不用作槽、管等化工設備。
2、鉻17不銹鋼?? ?
鉻17 不銹鋼(鐵素體)的牌號對照見下表:
中國
美國
5、英國
西德
日本
前前蘇聯(lián)
Cr17Ti
AISI 430
En 60
W-Nr, 4016、4510
SUS 24
Э>K645
鉻17不銹鋼含鉻17~27%,晶粒結構主要是帶磁性的鐵素體,所以通稱鐵素體不銹鋼。它不能經(jīng)熱處理硬化,但可通過冷加工硬化。它的耐蝕性和其它不銹鋼類似,耐大氣性能優(yōu)良,耐硝酸和其它氧化性環(huán)境,也耐堿、鹽、水、有機酸及其它有機化合物的腐蝕。不耐非氧化性酸(硫酸、鹽酸等)的腐蝕。其耐蝕性優(yōu)于馬氏體不銹鋼,低于奧氏體不銹鋼,但在耐應力腐蝕破裂方面優(yōu)于奧氏體不銹鋼。主要用于耐大氣腐蝕的如汽車和建筑業(yè)的各類部件、家庭用具等,也可用于硝酸工業(yè)的設備(如貯罐)
6、。但因其焊接、加工性能遠低于鉻18 鎳9鋼,故在化工方面的應用受到了限制。本鋼種有含鈦、不含鈦和低碳等幾個品種,其耐蝕性基本相似,低碳含鈦的鋼對晶間腐蝕有較強的抵抗力。
3、鉻18鎳9不銹鋼鉻18鎳9不銹鋼(奧氏體)的牌號對照見下表:
中國
美國
英國
西德
日本
前前蘇聯(lián)
0Cr18Ni9
304、304L
58E
4301、4306
27、28
ЭИ842
1Cr18Ni9
302
58A
4300
39、40
ЭЯ1
1Cr18Ni9T(i???Nb)
321(347)
58B(F)
4541(4550)
29
ЭЯT
Cr25Ni20
7、
310、314
?
??
42
?
Cr18Mn8Ni5?? ? ? ?
202
?
?
??
?
鉻18鎳9不銹鋼(奧氏體)是含鉻 11%以上或同時含鎳的鋼種的通稱。它在常溫氧化性環(huán)境(如大氣、水、強氧化性酸等)中容易鈍化,使表面產生一層以氧化鉻(Cr2O3)為主,保護性很強的薄膜,其腐蝕率極低,因此得“不銹鋼”之名。但當溫度增高或環(huán)境的氧化能力減小時,將由鈍態(tài)變?yōu)榛顟B(tài),腐蝕顯著增大。各類不銹鋼對有機酸、有機化合物、堿、中性溶液和多種氣體都有良好耐蝕性。在非氧化性酸(硫酸、鹽酸等)中腐蝕嚴重。不銹鋼設備的腐蝕常常為局部腐蝕,當處于鈍態(tài)和活態(tài)邊緣,在含有鹵素離子的鹽溶
8、液中,可能產生孔蝕。在含有對應力腐蝕敏感離子(如Cl-?、OH?-?等)的溶液中,受應力的部分(如焊縫附近)則可能產生危險的應力腐蝕破裂。焊縫兩側的敏化區(qū)還易產生晶間腐蝕。鉻鎳鋼的耐蝕性和機械性能都超過單純鉻鋼。鎳的加入促進奧氏體結構的生成,可得到更好的機械性能,特別是使韌性提高,同時又增大了鈍化范圍,使它更容易鈍化。鉻18鎳9鋼是不銹鋼中用途最廣的品種。它沒有磁性,不能不能經(jīng)熱處理硬化,但和鐵素體不銹鋼一樣,可經(jīng)冷加工硬化。加入少量鈦或鈮的品種對晶間腐蝕的抗力較高,也稱“穩(wěn)定鋼”。鉻、鎳含量越高,耐蝕性和耐熱性也越高,如鉻25鎳20鋼就具有耐高溫氧化的特點。此外,還生產了以錳代鎳的節(jié)鎳或無鎳
9、鋼(鉻錳氮鋼)。所有以上品種耐蝕性基本相同,唯有含鉬 2~4%的鉻鎳鉬鋼對非氧化性酸、鹵化物等介質的耐蝕性較好,不易產生孔蝕,因差別較多,所以另列表。
4、鉻18鎳12鉬(鈦)不銹鋼鉻18鎳12鉬(鈦)不銹鋼(奧氏體)的牌號對照見下表:
中國
美國 AISI
英國 En
西德 DIN
日本 SUS
前蘇聯(lián)ЭИ
Cr18Ni12Mo2~3?? ? ? ?
316、316L
58H、58J
4436、4570-1 4573
32、33、35
400-1
Cr18Ni12Mo2Ti
317
?
4449
?
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Cr26Mo1
E-Brite 26-1
10、
本鋼種和一般鉻鎳不銹鋼相似,氮由于加入了2~4%的鉬,所以在許多方面比鉻鎳不銹鋼更為優(yōu)越,特別是在非氧化性酸和熱的有機酸、氯化物中的耐蝕性要比鉻鎳不銹鋼好得多,抗孔蝕的能力也越好。含鈦或鈮的鋼對晶間腐蝕有較強的抗力。含鉬的鉻錳氮(鎳)鋼耐蝕性與鋼種基本類似,因此,可作本鋼種的代用品。鉻26鉬1微碳鐵素體不銹鋼(E-Brite 26-1)耐蝕性與本鋼種類似,與其它無鎳鐵素體鋼同樣具有耐孔蝕和應力腐蝕破裂的優(yōu)點,且因碳、氮的含量低,所以也耐晶間腐蝕??勺鞅句摲N的節(jié)鎳代用品。
5、鉻20鎳 22~30不銹鋼―20號合金鉻 20 鎳 22~30 不銹鋼不銹鋼國外商品名為Durime 20(鑄材),Carpehter 20(鍛材),Worthite。牌號見下表:
牌號
20號合金
鎳、鉻、鉬耐熱不銹鋼
C6
本類合金因鉻、鎳含量較高,所以耐蝕性比普通不銹鋼更高??捎糜谔幚砹蛩?、硝酸、磷酸、混酸、亞硫酸、有機酸、堿、鹽溶液、硫化氫等。在某些濃度下,還可用于高溫。但不耐濃或熱的鹽酸、濕的氟、氯、溴、碘、王水等的腐蝕。因為價格較貴,一般由于腐蝕嚴重的環(huán)境以及高溫、高速下磨蝕嚴重的部件,如閥、泵等。不同牌號的鋼種由于合金成份略有差異,在個別環(huán)境中耐蝕性可能有差別,使用時要注意。