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不銹鋼的金屬腐蝕


  腐蝕的種類和定義
  一種不銹鋼可在許多介質中具有良好的耐蝕性,但在另外某種介質中,卻可能因化學穩定性低而發生腐蝕。所以說,一種不銹鋼不可能對所有介質都耐蝕。 在眾多的工業用途中,不銹鋼都能提供今人滿意的耐蝕性能。根據使用的經驗來看,除機械失效外,不銹鋼的腐蝕主要表現在:不銹鋼的一種嚴重的腐蝕形式是局部腐蝕(亦即應力腐蝕開裂、點腐蝕、晶間腐蝕、腐蝕疲勞以及縫隙腐蝕)。這些局部腐蝕所導致的失效事例幾乎占失效事例的一半以上。事實上,很多失效事故是可以通過合理的選材而予以避免的。
  金屬的腐蝕,按機理可分為特理腐蝕、化學腐蝕與電化學腐蝕三種。生活實際、工程實際中的金屬腐蝕,絕大多數都屬于電化學腐蝕。
  應力腐蝕開裂(SCC):是指承受應力的合金在腐蝕性環境中由于烈紋的擴展而互生失效的一種通用術語。應力腐蝕開裂具有脆性斷口形貌,但它也可能發生于韌性高的材料中。發生應力腐蝕開裂的必要條件是要有拉應力(不論是殘余應力還是外加應力,或者兩者兼而有之)和特定的腐蝕介質存在。型紋的形成和擴展大致與拉應力方向垂直。這個導致應力腐蝕開裂的應力值,要比沒有腐蝕介質存在時材料斷裂所需要的應力值小得多。在微觀上,穿過晶粒的裂紋稱為穿晶裂紋,而沿晶界擴圖的裂紋稱為沿晶裂紋,當應力腐蝕開裂擴展至其一深度時(此處,承受載荷的材料斷面上的應力達到它在空氣中的斷裂應力),則材料就按正常的裂紋(在韌性材料中,通常是通過顯微缺陷的聚合)而斷開。因此,由于應力腐蝕開裂而失效的零件的斷面,將包含有應力腐蝕開裂的特征區域以及與已微缺陷的聚合相聯系的“韌窩”區域。
點腐蝕:點腐蝕是指在金屬材料表面大部分不腐蝕或腐蝕輕微而分散發生高度的局部腐蝕,常見蝕點的尺寸小于1.00mm,深度往往大于表面孔徑,輕者有較淺的蝕坑,嚴重的甚至形成穿孔。
  晶間腐蝕:晶粒間界是結晶學取向不同的晶粒間紊亂錯合的界城,因而,它們是鋼中各種溶質元素偏析或金屬化合物(如碳化物和δ相)沉淀析出的有利區城。因此,在某些腐蝕介質中,晶粒間界可能先行被腐蝕乃是不足為奇的。這種類型的腐蝕被稱為晶間腐蝕,大多數的金屬和合金在特定的腐蝕介質中都可能呈現晶間腐蝕。晶間腐蝕是一種有選擇性的腐蝕破壞,它與一般選擇性腐蝕不同之處在于,腐蝕的局部性是顯微尺度的,而宏觀上不一定是局部的。
縫隙腐蝕:是指在金屬構件縫隙處發生斑點狀或潰瘍形的宏觀蝕坑,是局部腐蝕的一種形式,它可能發全于溶液停滯的縫隙之中或屏蔽的表面內。這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成,例如,在與鉚釘、螺栓、墊片、閥座、松動的表面沉積物以及海生物相接燭之處形成。
  全面腐蝕:是用來描述在整個合金表面上以比較均勺的方式所發生的腐蝕現象的術語。當發生全面腐蝕時,村料由于腐蝕而逐漸變薄,甚至材料腐蝕失效。不銹鋼在強酸和強堿中可能呈現全面腐蝕。全面腐蝕所引起的失效問題并不怎么令人擔心,因為,這種腐蝕通常可以通過簡單的浸泡試驗或查閱腐蝕方面的文獻資料而預測它。
  均勻腐蝕:是指接觸腐蝕介質的金屬表面全部產生腐蝕的現象。根據不同的使用情況對耐蝕提出不同的指標要求,一般可分為兩大類:
  1). 不銹鋼 指在大氣及弱腐蝕介質中耐蝕的鋼。腐蝕速率小于0.01mm/年的,認為是"完全耐蝕";腐蝕速率小于0.1mm/年的,認為是"耐蝕"的。
  2). 耐蝕鋼 指在各種強烈腐蝕介質中能耐蝕的鋼。
  2.各種不銹鋼的耐腐蝕性能
  304 是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設備和機件。
  301 不銹鋼在形變時呈現出明顯的加工硬化現象,被用于要求較高強度的各種場合。
  302 不銹鋼實質上就是含碳量更高的304不銹鋼的變種,通過冷軋可使其獲得較高的強度。
  302B 是一種含硅量較高的不銹鋼,它具有較高的抗高溫氧化性能。
  303和303Se 是分別含有硫和硒的易切削不銹鋼,用于主要要求易切削和表而光浩度高的場合。303Se不銹鋼也用于制作需要熱鐓的機件,因為在這類條件下,這種不銹鋼具有良好的可熱加工性。
  304L 是碳含量較低的304不銹鋼的變種,用于需要焊接的場合。較低的碳含量使得在靠近焊縫的熱影響區中所析出的碳化物減至最少,而碳化物的析出可能導致不銹鋼在某些環境中產生晶間腐蝕(焊接侵蝕)。
  304N 是一種含氮的不銹鋼,加氮是為了提高鋼的強度。
  305和384 不銹鋼含有較高的鎳,其加工硬化率低,適用于對冷成型性要求高的各種場合。
308 不銹鋼用于制作焊條。
  309、310、314及330 不銹鋼的鎳、鉻含量都比較高,為的是提高鋼在高溫下的抗氧化性能和蠕變強度。而30S5和310S乃是309和310不銹鋼的變種,所不同者只是碳含量較低,為的是使焊縫附近所析出的碳化物減至最少。330不銹鋼有著特別高的抗滲碳能力和抗熱震性.
  316和317 型不銹鋼含有鋁,因而在海洋和化學工業環境中的抗點腐蝕能力大大地優于304不銹鋼。其中,316型不銹鋼由變種包括低碳不銹鋼316L、含氮的高強度不銹鋼316N以及合硫量較高的易切削不銹鋼316F。
  321、347及348 是分別以鈦,鈮加鉭、鈮穩定化的不銹鋼,適宜作高溫下使用的焊接構件。348是一種適用于核動力工業的不銹鋼,對鉭和鉆的合量有著一定的限制。
  表面加工等級、特征及用途
  原面:NO.1 熱軋后施以熱處理及酸洗處理的表面。一般用于冷軋材料,工業用槽罐、化學工業裝置等,厚度較厚由2.0MM-8.0MM。
  鈍面:NO.2D 冷軋后經熱處理、酸洗者,其材質柔軟,表面呈銀白色光澤,用于深沖壓加工,如汽車構件、水管等。
  霧面:NO.2B 冷軋后經熱處理、酸洗,再以精軋加工使表面為適度之光亮者。由于表面光滑,易于再研磨,使表面更加光亮,用途廣泛,如餐具、建材等。采用改善機械性能的表面處理后,幾乎滿足所有用途。
  粗砂NO.3 用100-120號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋。用于建筑內外裝飾材料、電器產品及廚房設備等。
  細砂:NO.4 用粒度150-180號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋,條紋比 NO.3細。用于浴池、建筑內外裝飾材料、電器產品、廚房設備及食品設備等。
  #320 用320號研磨帶研磨出來的產品。具有較佳的光澤度,具有不連續的粗紋,條紋比 NO.4細。用于浴池、建筑內外裝飾材料、電器產品、廚房設備及食品設備等。
  毛絲面HAIRLINE:HL NO.4經適當粒度拋光砂帶的連續研磨生成研磨花紋的產品(細分 150-320號)。主要用于建筑裝飾,電梯,建筑物的門、面板等。
  亮面:BA 經冷軋后施以光亮退火,并經過平整得到的產品。表面光澤度極好,有很高的反射率。如同鏡面的表面。用于家電產品、鏡子、廚房設備、裝飾材料等。
  產品特性及用途
  SUS304:具有良好的耐蝕性、耐熱性、低溫強度和機械性能,沖壓彎曲等熱加工性好,無熱處理硬化現象,無磁性。廣泛用于家庭用品(1、2類餐具)、櫥柜、室內管線、熱水器、鍋爐、浴缸、汽  車配件、醫療器具、建材、化學、食品工業、農業、船舶部件。
  SUS304L:奧氏體基本鋼種,用途最為廣泛;耐蝕性和耐熱性優良;低溫強度和機械性能優良;單相奧氏體組織,無熱處理硬化現象(無磁性,使用溫度-196--800℃)。
  SUS304Cu:以17Cr-7Ni-2Cu為基本組成的奧氏不銹鋼;成形性優良,特別是拔絲和抗時效裂紋性好;--耐腐蝕性與304相同。
  SUS316: 耐蝕性和高溫強度特別好,可在苛刻的條件下使用,加工硬化性好,無磁性。適于海水用設備、化學、染料、造紙、草酸、肥料生產設備、照相、食品工業、沿海設施
  SUS316L:鋼中添加Mo(2-3%),故耐蝕性和高溫強度優良;SUS316L含碳量比SUS316低,因此,抗晶間腐蝕性比SUS316優良;高溫蠕變強度高。可在苛刻的條件使用,加工硬化性好,無磁性。 適于海水用設備、化學、染料、造紙、草酸、肥料生產設備、照相、食品工業、沿海設施
  SUS321:在304鋼中添加Ti,故抗晶間腐蝕性優良;高溫強度和高溫抗氧性優良;成本高,加工性比SUS304差。耐熱材料、汽車、飛行器排氣管管路,鍋爐爐蓋、管道,化學裝置、熱交換器.
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