不銹鋼耐腐蝕性研究相關(guān)論文文獻(xiàn)綜述

1、11 文獻(xiàn)綜述 文獻(xiàn)綜述1.1 1.1 課題研究的背景 課題研究的背景不銹鋼是指的是不銹鋼和耐酸鋼。在冶金領(lǐng)域和材料科學(xué)領(lǐng)域中，根據(jù)鋼的主要性能特征，將含鉻量大于 10.5%，且以耐蝕性和不銹性為主要使用性能的一系列鐵基合金稱作不銹鋼。通常對在大氣、水蒸汽和淡水等腐蝕性較弱的介質(zhì)中不銹和耐腐蝕的鋼種稱為不銹鋼；對在酸、堿、鹽等腐蝕性強(qiáng)烈的環(huán)境中具有耐蝕性的鋼種稱為耐酸鋼。兩個(gè)鋼類因成分上的差異而導(dǎo)致了它們具有不同的耐蝕性，前者合金化程度

2、低，一般不耐酸；后者合金化程度高，既具有耐酸性又具有不銹性[1]。不銹鋼在我國的生產(chǎn)生活中占據(jù)著重要的地位，一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)和生活水平的標(biāo)志之一就是不銹鋼人均消費(fèi)量。不銹鋼和耐熱鋼中鉻是不可缺少的元素，但鉻資源儲(chǔ)量不僅少而且偏析大，就世界范圍而言，主要集中在南非和津巴布韋，西歐各國很少；因此長期使用勢必造成鉻資源的枯竭，為此開發(fā)不含鉻的奧氏體不銹鋼的研究工作應(yīng)從長遠(yuǎn)課題轉(zhuǎn)到日程上來[2]。在現(xiàn)在社會(huì)中隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和生活水平的提高，我國不

3、銹鋼產(chǎn)量和消費(fèi)量確是不斷增大，目前最常用的不銹鋼主要是以鉻、鎳作為合金元素的鉻系不銹鋼，由于碳會(huì)與鉻發(fā)生反應(yīng)造成晶間腐蝕，因此生產(chǎn)中的大部分不銹鋼為低碳鋼，這樣由于強(qiáng)硬度較低而無法滿足某些特殊行業(yè)的需求；而且因?yàn)橛捎阢t系不銹鋼因?yàn)殂t鎳為重金屬，比重較大，因此不適合現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展的輕量化需求，比如應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空、航海等領(lǐng)域的應(yīng)用將受到限制。所以重點(diǎn)開發(fā)輕質(zhì)、機(jī)械性能和耐腐蝕性能均良好的新型不銹鋼，不但有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和實(shí)用性，而且能

4、夠擴(kuò)大我國金屬材料行業(yè)的核心競爭力。1.2 1.2 目的和意義 目的和意義（1）輕量化 ）輕量化無鉻輕質(zhì)不銹鋼主要是要求輕質(zhì)，符合社會(huì)發(fā)展的需要，汽車輪船航天等輕量化發(fā)展。鉻雖是不銹鋼必備的元素，但是鉻密度為 7.20 克/cm3，為重金屬，單位體積重量比較大，不符合現(xiàn)在社會(huì)發(fā)展的需求，因此需要用輕金屬代替它。鋁及其合金是目前金屬材料中應(yīng)用最廣泛的輕質(zhì)金屬材料，鋁添加到其它合金中也能夠大大減輕材料比重。由于鋁的氧化膜 Al2O3 結(jié)構(gòu)致

5、密，通常鋁及其合金都具有優(yōu)良的耐蝕性，在鐵中加入一定量的鋁，同樣也可以提高 Fe-Al 合金的耐蝕性，因此用鋁代替鉻可以很好的實(shí)現(xiàn)不銹鋼的輕質(zhì)化。氮是近些年來研究者比較關(guān)注的價(jià)廉性優(yōu)的合金元素，氮在提高鋼的耐蝕性、改善鋼的機(jī)械性能方面均具有顯著地作用，因此氮作為合金元素已經(jīng)在不銹鋼中獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。用錳3硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時(shí)，變得十分柔軟，很易進(jìn)行各種加工。另外，它沒有磁性，不會(huì)被磁鐵所吸引[4]。因此無鉻輕質(zhì)不銹鋼的

6、高強(qiáng)度高硬度并且輕質(zhì)可以滿足很多特殊場合的使用，而且相比于鉻系不銹鋼性能并沒有降低，并且會(huì)使適用領(lǐng)域增加，輕質(zhì)高性能更符合社會(huì)發(fā)展的需要。1.3 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀不銹鋼和耐熱鋼中鉻是不可缺少的元素，但鉻資源儲(chǔ)量不僅少而且偏析大，就世界范圍而言，主要集中在南非和津巴布韋，西歐各國很少；因此長期使用勢必造成鉻資源的枯竭，為此開發(fā)不含鉻的奧氏體不銹鋼的研究工作應(yīng)從長遠(yuǎn)課題轉(zhuǎn)到日程上來[2]。在現(xiàn)在社會(huì)中隨著我國經(jīng)濟(jì)水平和

7、生活水平的提高，我國不銹鋼產(chǎn)量和消費(fèi)量確是不斷增大，目前最常用的不銹鋼主要是以鉻、鎳作為合金元素的鉻系不銹鋼，由于碳會(huì)與鉻發(fā)生反應(yīng)造成晶間腐蝕，因此生產(chǎn)中的大部分不銹鋼為低碳鋼，這樣由于強(qiáng)硬度較低而無法滿足某些特殊行業(yè)的需求；而且因?yàn)橛捎阢t系不銹鋼因?yàn)殂t鎳為重金屬，比重較大，因此不適合現(xiàn)在的社會(huì)發(fā)展的輕量化需求，比如應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空、航海等領(lǐng)域的應(yīng)用將受到限制。不銹鋼中加入合金元素，提高鋼基體的電極電位，從而提高鋼的抗電化學(xué)腐蝕能力

8、。一般鋼中加入 Cr、Ni、Si 多元素均能提高其電極電位。由于 Ni 較缺 Si的大量加入會(huì)使鋼變脆，因此，只有 Cr 才是顯著提高鋼基體電極電位常用的元素。不銹鋼并不是完全不銹的，我們通常意義上的不銹鋼是指能抵抗大氣及弱腐蝕介質(zhì)腐蝕的鋼種，腐蝕速度小于 0.01mm/年的不銹鋼稱為“完全耐蝕”，腐蝕速度小于 0.1mm/年的不銹鋼稱為“耐蝕”。鉻產(chǎn)生氧化物薄膜及提高電極電位均可以提高不銹鋼的耐腐蝕性能。鎳、鉻是稀缺的貴重元素，人們在

9、近年來就開發(fā)出既無鎳又不含鉻和鉬的一類新型廉價(jià)的不銹鋼品種，其主要成分是錳、鋁，其中含錳 5％一 30％，含鋁 5%～12％，含碳不高于 1％。這種以鋁、錳為主角的無鎳鉻不銹鋼，其中的鋁是用來提高鋼材抗腐蝕、抗氧化性的重要元素，而錳則是用來改善鋼的物理性能的合金元素。因此，這種新型不銹鋼具有良好的耐腐蝕性、耐高溫強(qiáng)度和抗高溫氧化性。美國和日本都是缺少鎳、鉻資源的國家，這就迫使他們投入大量的人力物力來研究開發(fā)這類無鎳鉻不銹鋼．美國科學(xué)家在

10、研究中發(fā)現(xiàn)，錳(占 30％)鋁(10%)不銹鋼具有良好的耐海水腐蝕和耐磨性，而進(jìn)一步添加硅(約 l％)制成的錳鋁硅不銹鋼則具有更好的抗海水腐蝕的性能，并且適合采用電渣法精煉，其鑄造狀態(tài)的硬度和拉伸強(qiáng)度都比在海洋船舶上常用的黃銅高。因此，目前已開始用錳鋁硅不銹鋼取代黃銅制造海船上的螺旋槳[5]。采用非真空感應(yīng)電爐生產(chǎn)的無鎳鉻不銹鋼—錳(30％) 鋁(8%)硅(1.5％)碳(1％)不銹鋼，其強(qiáng)度比鎳鉻不銹鋼幾乎高出 l~2 倍之多，特別是高