《不锈耐酸钢》PPT课件 (2).ppt
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1、第五章第五章 不锈耐酸钢不锈耐酸钢 耐蚀性耐蚀性?成分?合金化?成分?合金化?组织?组织?环境(介质)?环境(介质)?不锈钢钢种如何选择?不锈钢钢种如何选择?一一.关于耐蚀性的几个概念关于耐蚀性的几个概念 1.1.化学腐蚀化学腐蚀2.2.电化学腐蚀电化学腐蚀 如何提高钢的耐蚀性如何提高钢的耐蚀性 1 1)使钢表面形成稳定的表面保护膜;)使钢表面形成稳定的表面保护膜;2 2)得到单相均匀的固溶体组织;)得到单相均匀的固溶体组织;3 3)提高固溶体(阳极)的电极电位。)提高固溶体(阳极)的电极电位。3.3.阳极极化阳极极化l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
2、种现象称为阳极极化阳极极化.l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,阻碍阳极金属离子进入,阻碍阳极金属离子进入溶液,降低了阳极表面电荷密度。溶液,降低了阳极表面电荷密度。4.4.钝化钝化l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蚀现象从而引起腐蚀减轻或不腐蚀现象,称为称为钝化钝化现象现象.5.5.阴极极化阴极极化l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.l阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来阴极极化是由于消耗电子的阴极过程的速度低于阳极流来的电子,造成阴极的电子,造成阴极电子堆积电子堆积,阴极表面电荷密
3、度升高,导,阴极表面电荷密度升高,导致阴极电位降低。致阴极电位降低。图图 具有活化具有活化-钝化转变金属的阳极极化曲线钝化转变金属的阳极极化曲线三个不同的电化学行为区:三个不同的电化学行为区:1 1)活化区()活化区(A A)2 2)钝化区()钝化区(P P)3 3)过钝化区()过钝化区(T T)P P 称为称为初始钝化电位初始钝化电位I IP P 称为称为临界电流临界电流 由于极化作用,阳极电位升高,当阳极达到最大电流由于极化作用,阳极电位升高,当阳极达到最大电流I IP P时,阳极电位为时,阳极电位为 P P ,此时产生了阳极钝化,阳极过程受此时产生了阳极钝化,阳极过程受到了极大的阻滞,电
4、流到了极大的阻滞,电流I IP P突然下降到最小值突然下降到最小值I Iminmin。l在很宽的阳极电极范围内保持在很宽的阳极电极范围内保持I Iminmin的腐蚀电流,此时阳极处的腐蚀电流,此时阳极处于于钝化区钝化区(P P)l阳极电位升高超过阳极电位升高超过 T T后,腐蚀电流又增加,这种现象称为后,腐蚀电流又增加,这种现象称为过钝化过钝化,称为称为过钝化电位过钝化电位(击穿电位击穿电位)。l影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面:影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面:1 1)合金的成分;)合金的成分;2 2)介质。)介质。l所存在的相对位置有四种情况所存在的相对位置
5、有四种情况:一一个个交交点点A A:稳稳定定的的活活化化区区,A A Ni 30Ni 30倍);倍);C C 提高,强度提高;但提高,强度提高;但C C与与CrCr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%,C0.4%,多在多在0.1-0.2%0.1-0.2%。如:。如:2 2Cr13 Cr13(0.2%C0.2%C);0Cr17Ti 0Cr17Ti(C0.08%C0.08%);00Cr18Ni10 00Cr18Ni10(C0.03%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 C:如如 9 9 Cr18
6、Cr18 vMnMn,N N 提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。提高高铬不锈钢在有机酸中的耐蚀性。vMo Mo 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(浓浓硫硫酸酸、稀盐酸、磷酸和有机酸),且能阻止稀盐酸、磷酸和有机酸),且能阻止点腐蚀点腐蚀倾向。倾向。含含MoMo的的钝钝化化膜膜:FeFe2 2OO3 3-Cr-Cr2 2OO3 3-MoO-MoO3 3,致致密密,稳稳定定性性好,能防止好,能防止ClCl-穿透。穿透。vCuCu 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蚀性。性。vSiSi 提高在盐
7、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,Mo,Cu,Ni,SiSi复合加入复合加入 如在如在Cr18Ni9Cr18Ni9中加入中加入Mo,Cu,NiMo,Cu,Ni后进一步扩大了在硫酸中的后进一步扩大了在硫酸中的耐蚀性和使用温度范围耐蚀性和使用温度范围 。vTi,Ti,NbNb 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蚀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。三三.不锈钢的组织不锈钢的组织l不锈钢中的合金元素可分为两类不锈钢中的
8、合金元素可分为两类:扩大扩大 相区:相区:C,N,Ni,C,N,Ni,MnMn,Cu,Cu等等;缩小缩小 相区:相区:Cr,Cr,SiSi,Ti,Ti,NbNb,Mo,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MsMs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MM转变。转变。l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,制成系,制成铬当量铬当量 Cr-Cr-镍当量镍当量 NiNi图图(适
9、合于(适合于Ni-CrNi-Cr系)。系)。l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合成镍的作用。折合成镍的作用。NiNi =Ni+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+=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+5V+0.75W 5V+0.75Wl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状态图状态图四四.不锈钢的分类不锈钢的分类 根据
10、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:MM不锈钢不锈钢 Cr13Cr13型型 ,Cr17Ni2 Cr17Ni2,9 9Cr18 Cr18 F F不锈钢不锈钢 0 0Cr17Ti,Cr25Ti,Cr26Mo1 Cr17Ti,Cr25Ti,Cr26Mo1 A A不锈钢不锈钢 1 1Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,Cr18Ni9,1Cr18Ni9Ti,A-FA-F不锈钢不锈钢 Cr21Ni5Ti,00Cr22Ni5Mo3N Cr21Ni5Ti,00Cr22Ni5Mo3N 沉淀硬化不锈钢沉淀硬化不锈钢:在马氏体基体上析出金属间化合物,产:在马氏体基体上析出金属间
11、化合物,产生沉淀强化生沉淀强化.六、不锈耐酸钢的腐蚀特性六、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1.1.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(550-800)在)在许多介质中产生晶间腐蚀。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%50-65%)、含铜盐和氧化铁的硫酸)、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等溶液、热有机酸等2.2.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
12、上析出网状富铬的网状富铬的CrCr2323C C6 6引起晶界周围基体产生贫铬区引起晶界周围基体产生贫铬区,贫铬区的宽度约,贫铬区的宽度约1010-5-5cmcm,Cr12%Cr12%。在许多介质中没有钝化能力在许多介质中没有钝化能力,贫铬贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。区成为微阳极而发生腐蚀。3.3.影响因素影响因素 C%C%:C0.03%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,Ti,NbNb固固C C,使奥氏体内固溶的使奥氏体内固溶的C0.03%C800T800时时K K重溶;重溶;T500T35%35%););3 3)采用高纯度采用高纯度15-25%15-25
13、%F F不锈钢;不锈钢;4 4)采用奥氏体和铁素体()采用奥氏体和铁素体(50-70%50-70%)双相钢。双相钢。(三)不锈钢的点腐蚀(三)不锈钢的点腐蚀1.1.现象现象 不不锈锈钢钢在在含含ClCl-离离子子介介质质中中表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。2.2.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。3.3.影响因素影响因素 1 1)含有)含有ClCl-、Br Br 等,易于产生点腐蚀等,易于产生点腐蚀;去极化作用的阳去极化作用的阳离子离子FeFe3+3+、CuCu2+2+等,有加速点腐蚀作用等,有加
14、速点腐蚀作用 2 2)夹夹杂杂物物(MnSMnS)、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点腐蚀生点腐蚀-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 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 2)选用)选用高高CrCr和含和含MoMo钢种,钝化膜稳定性提高钢种,钝化膜稳定性提高,如如 Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4 有时用有时用Cr%+Mo%Cr%+Mo%量来衡量抗点蚀指标量来衡量抗点蚀指标3 3)加入(提高)加入(提高)NiNi,也可提高抗点
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