《不锈耐酸钢》PPT课件.ppt
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1、第五章第五章 不锈耐酸钢不锈耐酸钢 主要主要内内容容 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?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:提高钢耐腐蚀性能的途径主要有:(1)形成稳定保护膜,)形成稳定保护膜,Cr、Al、Si有效。有效。(2)固溶体电极电位或形成稳定钝化区固溶体电极电位或形成稳定钝化区Cr、Ni、Si:Ni贵而紧缺,贵而紧缺,Si易使钢脆化,易使钢脆化,Cr是理想的。是理想的。(3)获得单相组织)获得单相组织 Ni、Mn
2、单相奥氏单相奥氏体组织。体组织。(4)机械保护措施或复盖层,如电镀、发)机械保护措施或复盖层,如电镀、发兰、涂漆等方法。兰、涂漆等方法。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,这种现象称为阳极极阳极极化化.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,阻碍阳极金属离子进入溶液,降低了阳极表面电荷密度。入溶液,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
3、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,造成阴极来的电子,造成阴极电子堆积电子堆积,阴极表面电荷密度升高,阴极表面电荷密度升高,导致阴极电位降低。导致阴极电位降低。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
4、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,此的腐蚀电流,此时阳极处于时阳极处于钝化区钝化区(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,这种后,腐蚀电流又增加,这种现象称为现象称为过钝化过钝化,称为称为过钝化电位
5、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影响阳极和阴极极化曲线相对位置的主要因素有两方面:两方面:1 1)合金的成分;)合金的成分;2 2)介质。)介质。一一个个交交点点A A:稳稳定定的的活活化化区区,A ANi 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:2Cr13(0.2%C);0Cr17Ti(C0.08%);00Cr18Ni10(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
6、钢用高C:如如 9 Cr18 vMn,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 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蚀性。性。vSiSi 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
7、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。5.3 不锈钢的组织与分类不锈钢的组织与分类l不锈钢中的合金元素可分为两类不锈钢中的合金元素可分为两类:扩大扩大相区:相
8、区:C,N,Ni,Mn,Cu等等;缩小缩小相区:相区:Cr,Si,Ti,Nb,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;为基体的不锈钢组织;如果稳定如果稳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点点降到室温以下,则高温冷却时会发生降到室温以下,则高温冷却时会发生M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
9、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 Cr Cr=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+=Cr+Mo+2.0Si+1.5Ti+1.75Nb+5.5Al+l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)l不锈钢的分类不锈钢的分类 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,Cr17Ni2,9Cr18 F不锈钢不锈钢 0Cr17Ti,Cr25Ti,Cr26Mo1 A不锈钢不锈钢 1Cr18Ni
10、9,1Cr18Ni9Ti,A-F不锈钢不锈钢 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,:在马氏体基体上析出金属间化合物,产生沉淀强化产生沉淀强化5.4 5.4 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 图示图示 各种腐蚀类型各种腐蚀类型(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)在许多介质中产生晶间腐蚀。多介质中产生晶间腐蚀。介质:热浓硝酸(介质:热浓硝酸(50-6
11、5%)、含铜盐和氧化铁的硫酸溶)、含铜盐和氧化铁的硫酸溶液、热有机酸等液、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铬的网状富铬的Cr23C6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10-5cm,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,贫铬区贫铬区成为微阳极而发生腐蚀。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
12、时时K重重溶;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表面面会会出出现现点点状状凹凹坑坑腐腐蚀蚀,称称为点腐蚀。为点腐蚀。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;去极化作用的阳离去极化作用的阳离子子Fe3+、Cu2+等,有加速点腐蚀作用等,有
13、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)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和含和含Mo钢种,钝化膜稳定性提高钢种,钝化膜稳定性提高,如如 Cr22Ni26Mo5Ti;Cr26Mo1;Cr26Mo4 有时用有时用Cr%+Mo%量来衡量抗点蚀指标量来衡量抗点蚀指标3)加入(提高)加入(提高)Ni,也可提高抗点蚀能力。也可提高抗点蚀能力。4)含含N不不锈锈钢钢的的击击穿穿电电位位B值值较较正正,当当钢钢中中N0.3
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