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不锈钢中各种元素的作用
日期:2022-05-23 访问:1781
   
    1)铬是构成不锈钢的基本元素。
    铬是决定不锈钢耐腐蚀性的最基本元素。在氧化介质中,铬能迅速形成一层富铬氧化膜,实际上是腐蚀介质无法通过和溶解的。这种氧化膜非常致密,与金属基本结合牢固,保护钢免受外界介质的进一步氧化和侵蚀;铬还能有效提高钢的电极电位。当铬含量不低于12.5%的原子时,钢的电极电位可以从负电位突变到正电极电位。因此,它可以显著提高钢的耐腐蚀性。铬含量越高,钢的耐腐蚀性越好。当铬含量达到25%和37.5%的原子时,会发生第二次和第三次突变,使钢具有更高的耐腐蚀性。
    (2)镍-不能单独形成不锈钢。
    镍对不锈钢耐腐蚀的影响只有在与铬配合时才能充分显示。因为低碳镍钢需要24%的镍才能获得纯奥氏体组织;为了显著改变钢在某些介质中的耐腐蚀性,镍含量应超过27%。因此,镍不能单独形成不锈钢。在含铬18%的钢中加入9%的镍可以使钢在室温下获得单一的奥氏体组织,提高钢对非氧化介质(如稀、磷酸等)的耐腐蚀性,提高钢的焊接和冷弯性能。小口径不锈钢管
    (3)锰和氮-可替代铬镍不锈钢中的镍。
    锰和氮类似于不锈钢中的镍。锰的稳定奥氏体作用是镍的一半,氮的作用比镍大得多,大约是镍的40倍。因此,锰和氮可以代替镍获得单一的奥氏体组织。但锰的添加会降低铬含量低的不锈钢的耐腐蚀性。同时,高锰奥氏体钢不易加工。因此,锰不仅用于不锈钢,而且只用部分代替镍。
    (4)钼和铜-可提高某些不锈钢对某些介质的耐腐蚀性。
    钼和铜可以提高不锈钢对、醋酸等腐蚀介质的耐腐蚀性。钼还可以显著提高含氯离子的介质(如)和有机酸的耐腐蚀性。然而,含钼的不锈钢不应用于硝酸盐。含钼的不锈钢在沸腾的65%硝酸盐中的腐蚀速度是无钼的两倍;铜加入铬锰氮不锈钢会加速不锈钢的晶间腐蚀。
    钼对获得单单一的奥氏体组织有不利影响,因此在含钼钢中,为了使钢在热处理后具有单一的奥氏体组织。镍元素的含量应相应增加。小口径不锈钢管
    (5)硅和铝-可提高不锈钢的抗氧化能力。
    硅在提高铬钢的抗氧化能力方面起着重要作用。含有5%铬和1%硅的钢的抗氧化能力可与12%铬钢相等。如果钢能在1000℃下抵抗氧化,则在含有0.5%硅时需要22%的铬。如果添加2.5~3%的硅,则只需要12%的铬。有资料还介绍,在Cr15ni20的铬镍钢中加入2.5%的硅,其抗氧化性能可与Cr15ni60的铬镍合金相当。
    在高铬钢中加铝也能显著提高抗氧化性能,其功能与加硅相似。
    在高铬钢中加入硅和铝的目的:一是进一步提高钢的抗氧化性能,二是节约铬。虽然硅和铝对提高铬钢的抗氧化性能有很大的作用,但也有许多缺点。最重要的是,它增加了钢的晶粒粗化和脆性倾向。小口径不锈钢管
    (6)钨和钒。
    加入钢主要起到提高钢热强度的作用。
    (7)硼
    高铬铁素体不锈钢(Cr17mo2Ti)中加入0.005%硼,可提高沸腾65%醋酸中钢的耐腐蚀性;在奥氏体不锈钢中加入微量硼(0.0006~0.007%)可提高钢的热塑性;硼对提高钢的热强度有很好的作用,可以显著提高不锈钢的热强度;含硼铬镍奥氏体不锈钢在原子能工业中有着特殊的应用。
    但不锈钢中含硼会降低钢的塑性和冲击韧性。不锈钢冷凝管
    (8)除上述元素外,一些不锈钢还添加了稀有金属元素和稀土元素,以提高钢的性能。
    以上讨论了构成不锈钢的基本元素——铬,以及影响不锈钢组织性能的重要元素——碳,以及提高不锈钢性能和组织的添加元素——镍、锰、氮、钛、钽、钼、铜、硅、铝、钨、钒、硼等十多个元素。在工业上实际应用的不锈钢中,许多钢品种同时存在几种至十几种合金元素。当几种元素共存在于不锈钢的统一中时,不锈钢组织决定了各种元素的总和。
    根据不锈钢组织的共同性,各种元素对不锈钢组织的影响基本上分为两类:一类是形成或稳定奥氏体的元素,即碳、镍、锰、氮、铜,碳和氮的作用最大;另一类是形成铁素体的元素,即铬、钨、钼、钡、硅、钛、钒、铝等,这些元素形成铁素体,如铬1,其他元素大于铬。
    当这两种元素共存在不锈钢中时,不锈钢的组织取决于它们相互影响的结果。如果稳定奥氏体元素的作用是主要方面,不锈钢组织主要是奥氏体,很少甚至没有铁素体;如果其作用不能保持钢奥氏体到室温,不稳定奥氏体在冷却时发生马氏体变化,钢组织为马氏体;如果铁素体元素的作用成为主要方面,钢组织主要是铁素体。不锈钢冷凝管
    除了工艺因素外,不锈钢的性能主要取决于其内部组织的组成,而不锈钢组织的组成是钢中各种合金元素的总和。因此,归根结底,不锈钢的性能主要取决于合金元素。只含铬的不锈钢通常被称为不锈钢,在工业上被称为铬不锈钢。这些钢具有磁性,其金相组织为铁素体、马氏体或铁素体、马氏体作为复相组织的主体。这种钢具有抗大气和弱腐蚀介质的能力,或具有较高的耐腐蚀性和抗氧化性,或可淬火使用。但其机械性能或工艺性能较差,焊接性能几乎不足。这种钢远不能满足工业钢的特殊要求。
    在铬级不锈钢基体中加入适量镍。例如,在含铬18%的低碳(0.12%以下的碳)铁素体钢中加入8%镍后,可在室温下获得最理想的纯奥氏体组织。这种钢通常被称为无磁性不锈钢。与含铬量相同的铁素体或马氏体耐酸不锈钢相比,这种铬镍不锈钢不仅具有更高的耐腐蚀性,而且具有良好的冷变形硬化性能和焊接性能。它们在室温或低温下具有较高的塑性和冲击韧性,无磁性等优异性能。这种不锈钢的缺点是机械性能相对较低,对晶间腐蚀和应力腐蚀敏感,但可以通过适当的合金添加剂或工艺措施来改进或消除。不锈钢冷凝管
    在铬级不锈钢的基础上,添加以锰为主要合金元素的不锈钢。它通常被称为铬锰氮不锈钢。这种不锈钢的耐腐蚀性和工艺性能不如铬镍奥氏体不锈钢好,除了强度高于铬镍钢。除个别情况外,这种不锈钢的生产主要是为了节省昂贵的镍元素(1T纯镍15K刀,公司对纯镍的库存管理也相当严格,但纯镍价格越贵,公司的利润就越高。为什么?自己想想),所以这种钢也被称为节镍不锈钢。
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    小口径不锈钢管
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