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鐵素體不銹鋼合金化的主要目的
鐵素體不銹鋼合金化的目的可以歸結(jié)為4點(diǎn)：(1)改善耐蝕性；(2)提高強(qiáng)韌性；(3)改善抗氧化性；(4)改善機(jī)加工性。
眾所周知，不銹鋼的耐蝕性是由于一種相當(dāng)薄的表面氧化膜(不導(dǎo)電)，在鋼和使用環(huán)境之間提供了一種物理勢(shì)壘(阻擋層)使合金趨于鈍化狀態(tài)。所以提高耐蝕性的關(guān)鍵在于促使鋼的表面形成一種連續(xù)的(不因沉淀物、夾雜物或第二相的存在而間斷)、穩(wěn)定的(不因強(qiáng)侵蝕環(huán)境而擊穿或由于缺陷的存在而喪失)、易修復(fù)的(被擊穿或機(jī)械破壞后能自行修復(fù))氧化膜這是鐵素體乃至于全部不銹鋼合金化的主要出發(fā)點(diǎn)。
鐵素體不銹鋼的合金元素作用
鉻是氧化膜的主要成分，有助于形成更穩(wěn)定的氧化膜，同時(shí)又是穩(wěn)定鐵素體的主要元素，也是導(dǎo)致新型鐵素體不銹鋼不斷發(fā)展的一個(gè)重要元素。
鉬：能顯著增加鈍化膜的穩(wěn)定性，在苛刻的侵蝕性環(huán)境中防止鈍化膜被局部擊穿。點(diǎn)蝕電位、臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)、臨界縫隙腐蝕溫度(CCT)都隨鉬含量的增加而提高。鉬對(duì)提高局部腐蝕抗力的效力約為鉻的3．3倍。鉻和鉬對(duì)耐氯化物溶液腐蝕性能的綜合影響可用點(diǎn)蝕指數(shù)(PI)來(lái)表示如下[7]：PI=％Cr+3．3×％Mo。鐵索體不銹鋼的強(qiáng)韌性主要通過(guò)鉻和鉬的固溶強(qiáng)化來(lái)達(dá)到。
硅和鋁：提高合金的高溫抗氧化性。
銅：有助于增加不銹鋼在還原性環(huán)境中的表面鈍性，如在還原酸環(huán)境中。
碳和氮：在鐵索體不銹鋼中．間隙元索碳和氮的含量是非常關(guān)鍵的。碳化鉻的沉淀可能導(dǎo)致敏化；碳氮化物沉淀可能導(dǎo)致高溫脆性，(C+N)總量較高時(shí)(>200ppm)可使大截面尺寸材料的廷性一脆性轉(zhuǎn)變溫度(DBTT)升高到室溫以上，把(C+N)總量降低到150ppm以下，使大截面尺寸材料在室溫下仍呈韌性狀態(tài)。
鎳：降低鐵索體不銹鋼的應(yīng)力腐蝕抗力，但是，在不臺(tái)硫化物的環(huán)境中改善全面腐蝕抗力。
硫：趨向形成硫化物夾雜，尤其是錳存在時(shí)。硫化錳夾雜在鈍化氧化層中產(chǎn)生一個(gè)脆弱的區(qū)域。在酸性溶液中形成侵蝕性的硫化氫(H2S)氣體或形成促進(jìn)腐蝕的接觸電池而使耐蝕性下降。所以，在超級(jí)鐵索體不銹鋼中硫含量控制在0.01以下。
鈦和鈮：是碳和氮的穩(wěn)定化元素．也是一種穩(wěn)定鐵索體的元素。眾所周知，碳和氮在α—鐵索體中的固溶度遠(yuǎn)小于γ—固溶體，易在晶界富集導(dǎo)致敏化；同時(shí)，焊縫強(qiáng)度隨碳氮含量的增加而增加，但是，當(dāng)(C+N)>0.01時(shí)，焊縫延性下降；當(dāng)(C+N)>0.03時(shí)，焊縫廷性嚴(yán)重下降。因此，需要降低碳和氮的有效含量。其方法之一是加鈦和(或)鈮穩(wěn)定化[8]，對(duì)碳含量為0.01～0.02的鋼，穩(wěn)定化所需的最低鈦含量為T(mén)i=0.15+3.7(C+N)，鈮的需要量接近化學(xué)計(jì)算式：Nb=7(C+N)。在鈦和鈮聯(lián)合加入時(shí)，Nb+Ti=0.2+4(C+N)。但是，最佳含量仍需進(jìn)一步研究。因?yàn)檫^(guò)量的穩(wěn)定劑也會(huì)使DBTT升高。
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