1. 铬、钼、氮元素对不锈钢耐蚀性能的影响


  不锈钢的耐大气腐蚀性,基本上和耐点腐蚀性一样,随着铬含量的增加会有所提高。通过大气曝露确认的数据,其中Schmitt等(1969年)把改变了铬含量的Fe-0.5%~28%Cr合金在美国国内的4个地方曝露了长达8年的结果。该试验认为Cr含量如果大约为12%时,几乎可以无视不锈钢在大气中重量的减少,但在海盐离子附着的沿海地带,按照其影响程度的不同,有必要把铬含量增大到15.7%或18.5%以上,以确保耐腐蚀性。至今还没有把钼含量的影响进行系统研究的结果,但根据Truman(1979)把不同的钼含量18Cr-8Ni和17Cr在工业地带曝露了长达5年的结果,可以看出随着钼含量的增加,重量明显地会有所减少。


  根据钢中的耐点腐蚀性和有效的合金元素铬、钼、氮含量整理的日本国内的大气曝露结果如图5.4(1982年)所示。从图5.4 中可以得出各个曝露地的试验片的外观参量可根据这些元素的含有量进行整理。此外,在海上曝露长达3年的试验片的最大点腐蚀深度如图5.5 (1989年)所示。由图5.4可见,随着表示铬、钼、氮含量的点腐蚀指数的增加,最大点腐蚀深度会有所变小;但同一指数的情况下,奥氏体系不锈钢比铁素体系的点腐蚀深度浅。通过外观参量进行比较,高纯度铁素体系不锈钢比奥氏体系显示了更高的值。


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  以表面的显色面积率(WA)为基准,用RN=3(2-logWA)表示)此后,矢泽等(1994年)(1995年)通过试验表明,高铬不锈钢的耐蚀性随着点腐蚀指数(铁素体系:Cr+3.3Mo;奥氏体系:Cr+3.3Mo+16N)的增加会有所提高,但点腐蚀指数值相同的情况下,铁素体系不锈钢比双相和奥氏体系不锈钢生锈少,而且光泽的保持情况很好。


2. 其他元素对不锈钢耐蚀性能的影响


  虽然关于其他元素对耐大气腐蚀性的影响并没有进行太多的探讨,但在日本国内,随着含Cu-Nb的18Cr铁素体系不锈钢的开发,对铜对铁素体系不锈钢的耐大气腐蚀性的影响特别引人注目。


  山本等人(1982年),研究了铜元素对19Cr-0.5Cu-Nb钢耐锈性的影响。即使添加Cu,生锈点也不会变大,只是一部分有所停止;而且Cu有利于钝态的稳定化,所以不仅在受氯离子影响很强的沿海地区,而且在工业地带的二氧化硫环境当中,也具有一定的耐锈性。


  另一方面,伊藤等人(1983年)调查了影响海洋性大气中的耐大气腐蚀性的铁素体系不锈钢中的Cr含量(2%~20%)和19Cr-0.4Nb-0.5Cu钢BA材料的Si(0.3%~0.6%)所产生的影响。若Cr含量增加,其耐大气腐蚀性也会增强;而且当BA材料的表面的硅的浓度较大时,锈难以向两边扩展,证明了耐锈性很好。樽谷等(1991年)也证明了他们开发的汽车铸模用的17Cr-0.4Nb-0.4Cu钢的BA材料,其中硅在表面浓缩成二氧化硫,这说明提高了耐大气腐蚀性。此外,山本等(1986年),以19Cr-0.5Cu-0.4Nb钢的耐锈性好为理由,如果该钢产生一点腐蚀,由于含有铜,其腐蚀部分也会立即促进阴极反应,产生再钝态化。


  矢泽等(1990年)通过曝露试验和试验室促进试验,研究了影响铁素体系不锈钢的耐大气腐蚀性的C、N、Cr(11%~24%)、Mo(0%~1.2%)、Cu(0%~0.8%)、Nb和Ti所产生的影响。Cr提高了不锈钢耐大气腐蚀性,但含有24%的话,仍不能充分防止红锈的产生;Mo和Cu对于改善不锈钢耐大气腐蚀性很有效,特别是两元素的复合添加效果明显;Nb和Ti也显示了其对耐蚀性有一定的改善效果,但其程度与Cr、Mo、Cu相比较小。小林等(1991年)通过试验室促进试验和对点腐蚀电位的测定,研究了Ni、Cr、Mo、Cu、Nb、Ti元素对铁素体系不锈钢的耐锈性所产生的影响,其中Cu的效果非常明显,通过对点腐蚀电位的测定得知其与其他元素不同,有预想不到的耐锈性改善效果。


  如上所述,特别是对于铁素体系不锈钢,铜元素当初是为了提高耐大气腐蚀性替代钼而添加的,但证实了铜的耐蚀性效果非常大。