硅是主要的耐(nai)蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體(ti)不銹鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱(抗氧化)鋼范疇。自60年代以來,直接合成濃硝酸(98%HNO3)工業的普及發展和18-8型奧氏體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。所謂高硅型,一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。
硅含量對Cr-Ni奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的作(zuo)用(yong)比較復(fu)雜。如(ru)在(zai)(zai)強氧化(hua)(hua)介(jie)質(zhi)和其(qi)它成(cheng)分控制合理的條(tiao)件下,若(ruo)<0.10%Si時(shi),可(ke)(ke)基本消除敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)、顯著改(gai)善非敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。普通(tong)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的一般硅含量多在(zai)(zai)0.7~1.0%的范圍內,正是(shi)非敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)最嚴重的敏(min)(min)感區(參見圖1-2-6)。對于(yu)(yu)強氧化(hua)(hua)性介(jie)質(zhi),如(ru)98%濃(nong)硝酸,幾乎所(suo)有的不(bu)(bu)(bu)銹鋼均由于(yu)(yu)介(jie)質(zhi)過(guo)強的氧化(hua)(hua)能力(li)和鋼的過(guo)鈍(dun)化(hua)(hua)現象而(er)(er)不(bu)(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),即使(shi)非敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)(固溶態(tai)(tai))的高(gao)純不(bu)(bu)(bu)銹鋼也(ye)無法避免(mian)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。唯有硅含量高(gao)于(yu)(yu)2%的高(gao)硅奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼,才(cai)能完(wan)全(quan)消除非敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。但是(shi),隨(sui)著硅含量的提(ti)高(gao)(如(ru)通(tong)常的4%Si時(shi)),降低(di)了(le)(le)碳(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)中的固溶度,即使(shi)采取(qu)超低(di)碳(tan)也(ye)難(nan)以避免(mian)“敏(min)(min)化(hua)(hua)態(tai)(tai)晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)”。這(zhe)里(li)所(suo)講的并不(bu)(bu)(bu)是(shi)由于(yu)(yu)貧鉻(ge)區引起的晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi),而(er)(er)是(shi)敏(min)(min)化(hua)(hua)處理后因(yin)析出碳(tan)化(hua)(hua)物等造成(cheng)的選(xuan)擇(ze)性晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)98%濃(nong)硝酸中,主要鈍(dun)化(hua)(hua)元(yuan)素是(shi)硅而(er)(er)非鉻(ge),貧鉻(ge)理論已不(bu)(bu)(bu)適用(yong)。高(gao)硅奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼中,因(yin)添加穩定化(hua)(hua)元(yuan)素形成(cheng)G相(xiang)、TiC(NbC)、鐵素體(ti)(ti)(ti)和σ相(xiang)時(shi)也(ye)會發(fa)生選(xuan)擇(ze)性腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。在(zai)(zai)強氧化(hua)(hua)性介(jie)質(zhi)中發(fa)生的這(zhe)種晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(其(qi)機理仍可(ke)(ke)進(jin)一步探討(tao)),嚴重阻礙(ai)了(le)(le)高(gao)硅奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹鋼的推廣應(ying)用(yong)。

我國于60年(nian)(nian)代末,開始發展耐(nai)濃硝酸(suan)腐蝕用(yong)(yong)(yong)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼。通過查明(ming)其產(chan)生敏(min)化(hua)態晶(jing)間(jian)腐蝕的(de)原因,采取嚴格控制碳、磷等(deng)(甚至達(da)高(gao)純級(ji)),適當降低鉻或添加鈮(在(zai)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼中同(tong)鈦的(de)作用(yong)(yong)(yong)機(ji)(ji)理不(bu)同(tong))等(deng)綜合改善途徑,使(shi)之獲得(de)(de)了較(jiao)好的(de)解(jie)決。采用(yong)(yong)(yong)機(ji)(ji)械熱處理(改善添加鈮的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)鋼中G相的(de)分布)和(he)微合金化(hua)方(fang)法,改善其熱加工等(deng)性能(neng),使(shi)這種鋼獲得(de)(de)了推廣應(ying)用(yong)(yong)(yong)。因含有4%硅(gui)(gui)(gui),均(jun)具有優良的(de)抗氯化(hua)物(wu)應(ying)力腐蝕性能(neng)(31)。同(tong)時,我國于70年(nian)(nian)代初,還開始發展專門針對(dui)耐(nai)應(ying)力腐蝕的(de)高(gao)硅(gui)(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼和(he)高(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼。總之,高(gao)硅(gui)(gui)(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(耐(nai)酸(suan))鋼近20多年(nian)(nian)來發展迅速,并日益獲得(de)(de)推廣應(ying)用(yong)(yong)(yong)。其鉻含量(liang)(liang)較(jiao)寬,在(zai)8~25%,鎳為14~25%之間(jian)。高(gao)的(de)硅(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)提高(gao)在(zai)98%濃硝酸(suan)中耐(nai)全面腐蝕性能(neng)(在(zai)稀硝酸(suan)中正相反)和(he)抗氯化(hua)物(wu)應(ying)力腐蝕以及點腐蝕性能(neng)。硅(gui)(gui)(gui)含量(liang)(liang)過高(gao)也(ye)不(bu)利(li),我國多為4%Si,應(ying)用(yong)(yong)(yong)最廣的(de)為00Cr14Ni14Si4(簡稱(cheng)C4)鋼。

