不锈耐酸钢总结幻灯片课件.ppt
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1、不锈耐酸钢2014总结5.1 5.1 钢的耐蚀性钢的耐蚀性1.1.化学腐蚀化学腐蚀2.2.电化学腐蚀电化学腐蚀v 提高钢耐腐蚀性能的途径主要有:(1 1)形成稳定保护膜形成稳定保护膜,CrCr、AlAl、SiSi有效。有效。(2 2)固溶体电极电位固溶体电极电位或形成稳定钝化区或形成稳定钝化区CrCr、NiNi、SiSi:NiNi贵而紧缺,贵而紧缺,SiSi易使钢脆化,易使钢脆化,CrCr是理想的。是理想的。(3 3)获得单相组织获得单相组织 NiNi、Mn Mn 单相奥氏体组织。单相奥氏体组织。(4 4)机械保护措施或复盖层机械保护措施或复盖层,如电镀、发兰、涂漆等方法。,如电镀、发兰、涂漆
2、等方法。3.3.阳极极化阳极极化引起阳极电位由负向正方向升高,这种现象称为引起阳极电位由负向正方向升高,这种现象称为阳阳极极化极极化.主要是由于阳极表面形成主要是由于阳极表面形成保护膜保护膜,阻碍阳极金属离,阻碍阳极金属离子进入溶液,降低了阳极表面电荷密度。子进入溶液,降低了阳极表面电荷密度。4.4.钝化钝化钢表面由于形成保护膜钢表面由于形成保护膜,从而引起腐蚀减轻或不腐从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象蚀现象,称为称为钝化钝化现象现象.5.5.阴极极化阴极极化阴极电位由正向负方向降低称为阴极电位由正向负方向降低称为阴极极化阴极极化.阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阴极极化是由于消耗电子的
3、阴极过程的速度低于阳极流来的电子,造成阴极阳极流来的电子,造成阴极电子堆积电子堆积,阴极表面,阴极表面电荷密度升高,导致阴极电位降低。电荷密度升高,导致阴极电位降低。不锈耐蚀钢发生电化学腐蚀的主要形式不锈耐蚀钢发生电化学腐蚀的主要形式 一般腐蚀、一般腐蚀、晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀晶间腐蚀、点腐蚀、应力腐蚀 疲劳腐蚀、磨损腐蚀等。疲劳腐蚀、磨损腐蚀等。不锈耐蚀钢分类不锈耐蚀钢分类不锈钢不锈钢:指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。指在大气及弱腐蚀介质中耐蚀的钢。耐蚀钢耐蚀钢:指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。:指在各种强腐蚀介质中耐蚀的钢。5.2 5.2 成分及合金化成分及合金化vCr 决定和提高耐蚀性
4、的主要元素。加入加入CrCr可提高基体的电极电位,但不是均匀的增加,而是突可提高基体的电极电位,但不是均匀的增加,而是突变式的。当变式的。当CrCr的含量达到的含量达到1/81/8,2/82/8,3/83/8,原子比时,原子比时,FeFe的电极电位就跳跃式显著提高,腐蚀也显著下降。这个定的电极电位就跳跃式显著提高,腐蚀也显著下降。这个定律叫做律叫做n/8n/8规律规律。折算成重量比:折算成重量比:12.552/56=11.7%12.552/56=11.7%,这便是不锈钢的最低铬含量。这便是不锈钢的最低铬含量。由于钢中存在由于钢中存在C C,与与CrCr能形成能形成CrCr2323C C6 6,
5、则则CrCr的含量一般不少于的含量一般不少于13%13%。钢钢钝钝化化时时能能形形成成富富铬铬的的氧氧化化物物,具具有有尖尖晶晶石石结结构构,在在许许多多介介质中具有稳定性。质中具有稳定性。有利于组织转变(单相有利于组织转变(单相F F组织)。组织)。vNi 提高耐蚀性提高耐蚀性,也符合,也符合 n/8 n/8 规律规律。与与CrCr配合,才能充分发挥;配合,才能充分发挥;可提高在硫酸(非氧化性酸),醋酸,草酸及中性盐(硫可提高在硫酸(非氧化性酸),醋酸,草酸及中性盐(硫酸盐)中的耐蚀性。酸盐)中的耐蚀性。提高耐热性;提高耐热性;降低奥氏体不锈钢冷加工硬化倾向。降低奥氏体不锈钢冷加工硬化倾向。
6、图图 铁铬合金在铁铬合金在HNO3(90度度50%)中的腐蚀速度与铬的关系中的腐蚀速度与铬的关系 vC 扩大扩大相区,稳定相区,稳定相(相(Ni 30倍);倍);C 提高,强度提高;但提高,强度提高;但C与与Cr形成碳化物,降低耐蚀性。形成碳化物,降低耐蚀性。一般在不锈钢中一般在不锈钢中C0.4%,多在多在0.1-0.2%。如:。如:20Cr13 (0.2%C);06Cr17Ti (C0.08%);022Cr18Ni10(C0.03%)只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高只有滚动轴承、弹簧和刃具的不锈钢用高C:如如 95Cr18 vMn,N 扩大扩大相区,稳定相区,稳定相相 提高高铬不锈钢在有
7、机酸中的耐蚀性。提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。vMo 提提高高不不锈锈钢钢的的钝钝化化能能力力,扩扩大大其其钝钝化化介介质质范范围围(浓浓硫硫酸、稀盐酸、磷酸和有机酸),且能阻止酸、稀盐酸、磷酸和有机酸),且能阻止点腐蚀点腐蚀倾向。倾向。含含Mo的的钝钝化化膜膜:Fe2O3-Cr2O3-MoO3,致致密密,稳稳定定性性好好,能防止能防止Cl-穿透。穿透。vCu 少少量量加加入入可可有有效效地地提提高高不不锈锈钢钢在在硫硫酸酸及及有有机机酸酸中中的的耐耐蚀性。蚀性。vSi Si 提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。提高在盐酸、硫酸和高浓度硝酸中耐蚀性。vMo,Cu,Ni,SiMo,Cu,N
8、i,Si复合加入复合加入 如在如在Cr18Ni9Cr18Ni9型中加入型中加入Mo,Cu,NiMo,Cu,Ni后进一步扩大了在硫酸后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围中的耐蚀性和使用温度范围 。vTi,Nb Ti,Nb 在在Cr-NiCr-Ni奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐奥氏体不锈钢和高铬铁素体不锈钢中均有晶间腐蚀倾向,加入蚀倾向,加入TiTi或或NbNb(固(固C C),可可防止晶间腐蚀。防止晶间腐蚀。5.3 不锈钢的组织与分类不锈钢的组织与分类n不锈钢中的合金元素可分为两类:扩大扩大相区:相区:C,N,Ni,Mn,Cu等等;缩小缩小相区:相区:Cr,Si,Ti,Nb,
9、Mo等等;谁占优势,就易形成以谁占优势,就易形成以或或为基体的不锈钢组织;如果稳为基体的不锈钢组织;如果稳定定元素其作用程度还不足以使钢的元素其作用程度还不足以使钢的Ms点降到室温以下,点降到室温以下,则高温冷却时会发生则高温冷却时会发生M转变。转变。为为了了简简便便起起见见,表表明明不不锈锈钢钢的的实实际际成成分分和和所所得得组组织织的的关关系系,制成制成铬当量铬当量 Cr-Cr-镍当量镍当量 NiNi图图(适合于(适合于Ni-CrNi-Cr系)。系)。钢钢中中铁铁素素体体形形成成元元素素折折合合成成铬铬的的作作用用,奥奥氏氏体体形形成成元元素素折折合合成镍的作用。成镍的作用。NiNi =N
10、i+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu=Ni+Co+0.5Mn+30C+25N+0.3Cu Cr Cr=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+5V+0.75W=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+5V+0.75W可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织可以根据钢的实际化学成分来估算钢的组织.Cr与与Ni状态图(焊后冷却)状态图(焊后冷却)n不锈钢的分类 根据不锈钢的基本组织,可将它分为五类:根据不锈钢的基本组织,可将它分为五类:M不锈钢不锈钢 Cr13型型(12Cr13,20Cr13,30Cr13,40Cr13),),14Cr17Ni2
11、,95Cr18。F不锈钢不锈钢 06Cr11Ti,10Cr25Mo,008Cr27Mo。A不锈钢不锈钢 12Cr18Ni9,12Cr18Ni9Ti,06Cr19Ni10,06Cr18Ni11Ti,022Cr19Ni10N,12Cr18Mn9Ni5NA-F不锈钢不锈钢 12Cr21Ni5Ti,022Cr19Ni5Mo3Si2N 022Cr19Ni5Mo3Si2N。沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢:在奥氏体或马氏体基体上析出金属间化:在奥氏体或马氏体基体上析出金属间化合物,产生沉淀强化。合物,产生沉淀强化。05Cr17Ni4Cu4Nb,07Cr17Ni7Al,09Cr17Ni5Mo3N5.4 5.4
12、不锈耐酸钢的腐蚀特性不锈耐酸钢的腐蚀特性?晶间腐蚀晶间腐蚀应力腐蚀应力腐蚀点腐蚀点腐蚀(一)奥氏体不锈钢的晶间腐蚀(一)奥氏体不锈钢的晶间腐蚀1.现象现象 奥氏体不锈钢焊接后奥氏体不锈钢焊接后,焊缝及热影响区焊缝及热影响区(550-800)在许多介质中产生晶间腐蚀。)在许多介质中产生晶间腐蚀。介质:热浓硝酸(介质:热浓硝酸(50-65%)、含铜盐和氧化铁的)、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等硫酸溶液、热有机酸等2.形成原因形成原因 贫铬理论贫铬理论 奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出奥氏体不锈钢晶间腐蚀主要是晶界上析出网状富网状富铬的铬的Cr23C6引起晶界周围基体产生贫铬区引起晶界周围
13、基体产生贫铬区,贫铬,贫铬区的宽度约区的宽度约10-5cm,Cr12%。在许多介质中没在许多介质中没有钝化能力有钝化能力,贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。3.3.影响因素影响因素 C%:C0.03%时无晶间腐蚀时无晶间腐蚀;化学成分:化学成分:加入加入Ti,Nb固固C,使奥氏体内固溶的使奥氏体内固溶的C800时时K重溶;重溶;T35%););3)采用高纯度采用高纯度15-25%F不锈钢;不锈钢;4)采用奥氏体和铁素体()采用奥氏体和铁素体(50-70%)双相钢。双相钢。(三)不锈钢的点腐蚀(三)不锈钢的点腐蚀1.现象现象 不不锈锈钢钢在在含含Cl-离离子子介介质质中中表
14、表面面会会出出现现点点状状凹凹坑坑腐腐蚀蚀,称称为为点腐蚀。点腐蚀。2.主要原因主要原因 主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。主要是表面钝化膜的稳定性受到破坏所致。3.影响因素影响因素 1)含有)含有Cl-、Br 等,易于产生点腐蚀等,易于产生点腐蚀;去极化作用的阳离子去极化作用的阳离子Fe3+、Cu2+等,有加速点腐蚀作用等,有加速点腐蚀作用 2)夹夹杂杂物物(MnS)、晶晶界界析析出出相相(相相)、晶晶界界等等容容易易发发生生点腐蚀点腐蚀-易破坏钝化膜的均匀性易破坏钝化膜的均匀性。4.4.预防措施预防措施1)尽可能降低介质中的)尽可能降低介质中的Cl-浓度浓度;2)选用)选用高高Cr和含
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