目前已知的化學元素有100多種,在工業中常用的鋼鐵材料中可以遇到的化學元素約二十多種。對于人們在與腐蝕現象作長期斗爭的實踐而形成的不銹鋼這一特殊鋼系列來說,*常用的元素有十幾種,除了組成鋼的基本元素鐵以外,對不銹鋼的性能與組織影響*大的元素是:碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、鈦、錳、氮、銅、鈷等。這些元素中(zhong)除碳、硅、氮(dan)以(yi)外,都是(shi)化學元素周(zhou)期表中(zhong)位(wei)于過渡族的元素。
實際上工業上應(ying)用的(de)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)都是同(tong)時存(cun)在幾(ji)種(zhong)以(yi)至十幾(ji)種(zhong)元(yuan)素(su)的(de),當(dang)幾(ji)種(zhong)元(yuan)素(su)共存(cun)于不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)這一個統一體中時,它們的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)要(yao)比單獨(du)存(cun)在時復(fu)雜得多,因(yin)(yin)為在這種(zhong)情況下不(bu)(bu)僅(jin)要(yao)考慮各(ge)元(yuan)素(su)自(zi)身的(de)作用,而(er)且要(yao)注意它們互相之間(jian)的(de)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang),因(yin)(yin)此不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)組織決定于各(ge)種(zhong)元(yuan)素(su)影(ying)(ying)響(xiang)(xiang)的(de)總和。
1、鉻在不銹鋼中的決定作用
決(jue)定不(bu)銹(xiu)鋼(gang)性屬的(de)元素(su)(su)只有一種(zhong)(zhong),這就(jiu)是鉻(ge)(ge)(ge),每(mei)種(zhong)(zhong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)都含(han)有一定數量(liang)的(de)鉻(ge)(ge)(ge)。迄今為止(zhi),還沒有不(bu)含(han)鉻(ge)(ge)(ge)的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。鉻(ge)(ge)(ge)之所(suo)以成為決(jue)定不(bu)銹(xiu)鋼(gang)性能(neng)的(de)主要元素(su)(su),根本的(de)原因(yin)是向鋼(gang)中添加鉻(ge)(ge)(ge)作為合(he)金(jin)元素(su)(su)以后,促(cu)使(shi)其內(nei)部的(de)矛盾運動向有利于抵抗腐(fu)蝕破壞的(de)方面發展。這種(zhong)(zhong)變化可(ke)以從以下方面得到說明:
①鉻使鐵基固溶體的(de)電極電位提高(gao)
②鉻吸收鐵(tie)的電(dian)子使鐵(tie)鈍化
鈍化(hua)(hua)是由于陽極反應被阻止而引起金(jin)屬與合(he)金(jin)耐腐蝕性能被提(ti)高的現象(xiang)。構成金(jin)屬與合(he)金(jin)鈍化(hua)(hua)的理(li)論很多,主要(yao)有薄膜論、吸(xi)附論及電子排(pai)列論。
2、碳在不銹鋼中的兩重性
碳(tan)(tan)(tan)(tan)是(shi)工(gong)業用鋼(gang)的(de)(de)主要元素(su)之一,鋼(gang)的(de)(de)性(xing)能(neng)與組織(zhi)在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上決定(ding)于碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)鋼(gang)中的(de)(de)含量及其分布(bu)的(de)(de)形式,在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中碳(tan)(tan)(tan)(tan)的(de)(de)影響(xiang)尤為顯著。碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中對(dui)組織(zhi)的(de)(de)影響(xiang)主要表現在(zai)兩方面,一方面碳(tan)(tan)(tan)(tan)是(shi)穩(wen)定(ding)奧氏體的(de)(de)元素(su),并(bing)且(qie)作用的(de)(de)程(cheng)度(du)很(hen)大(da)(約為鎳的(de)(de)30倍),另一方面由于碳(tan)(tan)(tan)(tan)和(he)鉻(ge)的(de)(de)親和(he)力很(hen)大(da),與鉻(ge)形成(cheng)—系列復雜的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化物。所以,從強度(du)與耐腐燭性(xing)能(neng)兩方面來看(kan),碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中的(de)(de)作用是(shi)互相矛盾的(de)(de)。
認識了這一影(ying)響的規律,我們(men)就可以從不(bu)同(tong)的使用要求出(chu)發(fa),選擇不(bu)同(tong)含碳(tan)量的不(bu)銹鋼。
例如工業中應用*廣泛(fan)的(de)(de),也是*起碼的(de)(de)不銹鋼(gang)——0Crl3~4Cr13這(zhe)五個鋼(gang)號的(de)(de)標準含(han)鉻(ge)量(liang)規定為12~14%,就是把碳(tan)(tan)要與鉻(ge)形成碳(tan)(tan)化鉻(ge)的(de)(de)因素(su)考慮(lv)進去以后才決定的(de)(de),目的(de)(de)即在于(yu)使碳(tan)(tan)與鉻(ge)結合成碳(tan)(tan)化鉻(ge)以后,固溶體中的(de)(de)含(han)鉻(ge)量(liang)不致低于(yu)11.7%這(zhe)一*低限度(du)的(de)(de)含(han)鉻(ge)量(liang)。
就這五個(ge)鋼(gang)號(hao)來說由(you)于(yu)含(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)不同(tong),強度(du)(du)(du)與耐腐蝕(shi)性(xing)能也是(shi)有(you)區別的(de)(de)(de),0Cr13~2Crl3鋼(gang)的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)性(xing)較好但強度(du)(du)(du)低于(yu)3Crl3和(he)4Cr13鋼(gang),多(duo)用(yong)于(yu)制造結構零(ling)件(jian),后兩個(ge)鋼(gang)號(hao)由(you)于(yu)含(han)(han)碳較高(gao)(gao)而可獲(huo)得高(gao)(gao)的(de)(de)(de)強度(du)(du)(du)多(duo)用(yong)于(yu)制造彈簧、刀具等要(yao)求(qiu)高(gao)(gao)強度(du)(du)(du)及(ji)耐磨(mo)(mo)的(de)(de)(de)零(ling)件(jian)。又如(ru)為了克服18-8鉻鎳不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)晶間腐蝕(shi),可以(yi)將鋼(gang)的(de)(de)(de)含(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)降至0.03%以(yi)下,或者加入比鉻和(he)碳親和(he)力(li)更大(da)的(de)(de)(de)元素(鈦或鈮),使之不形成碳化鉻,再如(ru)當(dang)高(gao)(gao)硬度(du)(du)(du)與耐磨(mo)(mo)性(xing)成為主(zhu)要(yao)要(yao)求(qiu)時,我們可以(yi)在增加鋼(gang)的(de)(de)(de)含(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)(de)(de)同(tong)時適當(dang)地(di)提高(gao)(gao)含(han)(han)鉻量(liang)(liang)(liang)(liang),做(zuo)到既滿足硬度(du)(du)(du)與耐磨(mo)(mo)性(xing)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu),又兼顧—定的(de)(de)(de)耐腐蝕(shi)功能,工業上(shang)用(yong)作軸承、量(liang)(liang)(liang)(liang)具與刃具有(you)不銹(xiu)鋼(gang)9Cr18和(he)9Cr17MoVCo鋼(gang),含(han)(han)碳量(liang)(liang)(liang)(liang)雖高(gao)(gao)達0.85~0.95%,由(you)于(yu)它們的(de)(de)(de)含(han)(han)鉻量(liang)(liang)(liang)(liang)也相應地(di)提高(gao)(gao)了,所(suo)以(yi)仍保證(zheng)了耐腐蝕(shi)的(de)(de)(de)要(yao)求(qiu)。
總的(de)來講,目(mu)前工(gong)業(ye)中獲(huo)得(de)應用的(de)不銹鋼的(de)含(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)都是(shi)比較(jiao)低的(de),大(da)多(duo)(duo)數(shu)不銹鋼的(de)含(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)在(zai)0.1~0.4%之間,耐(nai)酸鋼則以(yi)含(han)碳(tan)0.1~0.2%的(de)居多(duo)(duo)。含(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)大(da)于(yu)0.4%的(de)不銹鋼僅占鋼號總數(shu)的(de)一小部分,這是(shi)因為(wei)(wei)在(zai)大(da)多(duo)(duo)數(shu)使(shi)用條件下,不銹鋼總是(shi)以(yi)耐(nai)腐蝕為(wei)(wei)主要(yao)(yao)目(mu)的(de)。此外,較(jiao)低的(de)含(han)碳(tan)量(liang)(liang)(liang)也是(shi)出(chu)于(yu)某些工(gong)藝上的(de)要(yao)(yao)求(qiu),如易(yi)于(yu)焊接及冷變形等(deng)。
3、鎳在不銹鋼中的作用是在與鉻配合后才發揮出來的
鎳(nie)(nie)是(shi)優(you)良的耐(nai)腐蝕(shi)材料,也是(shi)合(he)金鋼(gang)(gang)的重要合(he)金化元素。鎳(nie)(nie)在鋼(gang)(gang)中是(shi)形(xing)成(cheng)(cheng)奧氏體的元素,但(dan)低(di)碳鎳(nie)(nie)鋼(gang)(gang)要獲得純奧氏體組(zu)織,含(han)鎳(nie)(nie)量要達到24%;而只(zhi)有含(han)鎳(nie)(nie)27%時(shi)才使鋼(gang)(gang)在某(mou)些介質中的耐(nai)腐蝕(shi)性(xing)能(neng)(neng)顯著改變。所(suo)以鎳(nie)(nie)不(bu)能(neng)(neng)單獨構成(cheng)(cheng)不(bu)銹鋼(gang)(gang)。但(dan)是(shi)鎳(nie)(nie)與鉻同時(shi)存在于不(bu)銹鋼(gang)(gang)中時(shi),含(han)鎳(nie)(nie)的不(bu)銹鋼(gang)(gang)卻具有許多可貴的性(xing)能(neng)(neng)。
基于上面的情況可知(zhi),鎳作(zuo)為合(he)金(jin)元素(su)在不銹鋼(gang)中(zhong)的作(zuo)用,在于它使高(gao)鉻鋼(gang)的組織發生變化(hua),從而使不銹鋼(gang)的耐腐蝕性能及工藝(yi)性能獲得某些改善。
4、錳和氮可以代替鉻鎳不銹鋼中鎳
鉻鎳(nie)(nie)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的優點(dian)雖然很多,但近幾十年(nian)來(lai)由于鎳(nie)(nie)基耐熱(re)合金與含(han)鎳(nie)(nie)20%以(yi)(yi)(yi)下(xia)的熱(re)強鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的大(da)量發(fa)展(zhan)與應用,以(yi)(yi)(yi)及化學(xue)工業日益發(fa)展(zhan)對不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的需要(yao)量越來(lai)越大(da),而鎳(nie)(nie)的礦藏量較(jiao)少(shao)且又集中(zhong)(zhong)分布在(zai)少(shao)數地區,因(yin)此(ci)在(zai)世(shi)界范(fan)圍內(nei)出現(xian)了鎳(nie)(nie)在(zai)供和(he)(he)需方面的矛(mao)盾(dun)。所(suo)以(yi)(yi)(yi)在(zai)不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與許多其他(ta)合金領域(如大(da)型鑄鍛件用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、工具鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、熱(re)強鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等)中(zhong)(zhong),特別是(shi)鎳(nie)(nie)的資源比較(jiao)缺(que)乏的國家,廣泛地開展(zhan)了節鎳(nie)(nie)和(he)(he)以(yi)(yi)(yi)其他(ta)元素代鎳(nie)(nie)的科學(xue)研(yan)究與生(sheng)產實踐,在(zai)這方面研(yan)究和(he)(he)應用比較(jiao)多的是(shi)以(yi)(yi)(yi)錳(meng)和(he)(he)氮來(lai)代替不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與耐熱(re)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的鎳(nie)(nie)。
錳(meng)對(dui)(dui)于奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)與(yu)(yu)鎳(nie)(nie)(nie)相似。但說得確切一些,錳(meng)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)不在(zai)(zai)(zai)于形成奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti),而是在(zai)(zai)(zai)于它降(jiang)低(di)(di)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)臨(lin)界淬火(huo)速度,在(zai)(zai)(zai)冷卻時增(zeng)加奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)穩(wen)定(ding)性(xing),抑制奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)分解(jie),使高溫(wen)(wen)(wen)下形成的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)得以(yi)(yi)(yi)保持(chi)到常溫(wen)(wen)(wen)。在(zai)(zai)(zai)提高鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)方(fang)面,錳(meng)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)不大,如鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)含錳(meng)量從(cong)0到10.4%變(bian)化(hua)(hua),也(ye)不使鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)空氣與(yu)(yu)酸中(zhong)的(de)(de)耐(nai)腐蝕性(xing)能(neng)發生明(ming)顯的(de)(de)改變(bian)。這(zhe)是因(yin)為(wei)錳(meng)對(dui)(dui)提高鐵基固溶體(ti)的(de)(de)電極電位的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)不大,形成的(de)(de)氧化(hua)(hua)膜(mo)的(de)(de)防(fang)護作(zuo)用(yong)(yong)也(ye)很低(di)(di),所以(yi)(yi)(yi)工業上雖(sui)有(you)以(yi)(yi)(yi)錳(meng)合金(jin)化(hua)(hua)的(de)(de)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)鋼(gang)(gang)(gang)(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4WN、ZGMn13鋼(gang)(gang)(gang)等),但它們不能(neng)作(zuo)為(wei)不銹鋼(gang)(gang)(gang)使用(yong)(yong)。錳(meng)在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)穩(wen)定(ding)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)約為(wei)鎳(nie)(nie)(nie)的(de)(de)二分之(zhi)一,即2%的(de)(de)氮(dan)在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)作(zuo)用(yong)(yong)也(ye)是穩(wen)定(ding)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti),并且作(zuo)用(yong)(yong)的(de)(de)程度比(bi)鎳(nie)(nie)(nie)還要大。例如,欲使含18%鉻的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)常溫(wen)(wen)(wen)下獲得奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)組織(zhi),以(yi)(yi)(yi)錳(meng)和(he)氮(dan)代(dai)鎳(nie)(nie)(nie)的(de)(de)低(di)(di)鎳(nie)(nie)(nie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)與(yu)(yu)元鎳(nie)(nie)(nie)的(de)(de)鉻錳(meng)氮(dan)不誘鋼(gang)(gang)(gang),目前已(yi)在(zai)(zai)(zai)工業中(zhong)獲得應(ying)用(yong)(yong),有(you)的(de)(de)已(yi)成功地代(dai)替了經典的(de)(de)18-8鉻鎳(nie)(nie)(nie)不銹鋼(gang)(gang)(gang)。
5、不銹鋼中加鈦或鈮是為了防止晶間腐蝕。
6、鉬和銅可以提高某些不銹鋼的耐腐蝕性能。
7、其他元素對不銹鋼的性能和組織的影響
以上主要(yao)的(de)(de)(de)九種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)性(xing)能和組織(zhi)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),除這些元(yuan)(yuan)素(su)對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)性(xing)能與(yu)組織(zhi)影(ying)響(xiang)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)以外,不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)還含有一(yi)(yi)些其他的(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)。有的(de)(de)(de)是(shi)和一(yi)(yi)般鋼(gang)(gang)(gang)一(yi)(yi)樣(yang)為(wei)常存(cun)雜質元(yuan)(yuan)素(su),如(ru)硅、硫、磷等(deng)。也(ye)有的(de)(de)(de)是(shi)為(wei)了某些特(te)定的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)而加入的(de)(de)(de),如(ru)鈷、硼(peng)、硒、稀土元(yuan)(yuan)素(su)等(deng)。從不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐腐蝕性(xing)能這一(yi)(yi)主要(yao)性(xing)質來(lai)說,這些元(yuan)(yuan)素(su)相對(dui)于已(yi)討論的(de)(de)(de)九種(zhong)元(yuan)(yuan)素(su),都是(shi)非主要(yao)方面的(de)(de)(de),雖然如(ru)此,但(dan)也(ye)不(bu)(bu)能完全(quan)忽略,因(yin)為(wei)它們對(dui)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)性(xing)能與(yu)組織(zhi)同樣(yang)也(ye)發生影(ying)響(xiang)。
硅 是形成鐵素(su)體的元素(su),在一(yi)般不(bu)銹鋼中為常存雜(za)質(zhi)元素(su)。
鈷 作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)合(he)金(jin)元素在鋼(gang)(gang)(gang)中應用不(bu)多,這(zhe)是因為(wei)(wei)鈷(gu)(gu)的(de)(de)價格高及其在其它方面(如高速(su)鋼(gang)(gang)(gang)、硬質合(he)金(jin)、鈷(gu)(gu)基耐(nai)熱(re)合(he)金(jin)、磁(ci)鋼(gang)(gang)(gang)或(huo)硬磁(ci)合(he)金(jin)等)有著更重要的(de)(de)用途。在一般不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中加(jia)鈷(gu)(gu)作(zuo)(zuo)合(he)金(jin)元素的(de)(de)也不(bu)多,常(chang)用不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)如9Crl7MoVCo鋼(gang)(gang)(gang)(含1.2-1.8%鈷(gu)(gu))加(jia)鈷(gu)(gu),目的(de)(de)并(bing)不(bu)在于(yu)提高耐(nai)腐蝕性(xing)能而在于(yu)提高硬度,因為(wei)(wei)這(zhe)種不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)主(zhu)要用途是制造切片機械刃具、剪刀(dao)及手術刀(dao)片等。
硼 高鉻鐵素體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)Crl7Mo2Ti鋼(gang)(gang)中(zhong)加0.005%硼,可使(shi)在(zai)(zai)沸(fei)騰的(de)(de)(de)65%醋(cu)酸中(zhong)的(de)(de)(de)耐腐(fu)蝕性能(neng)提高。加微量的(de)(de)(de)硼(0.0006~0.0007%)可使(shi)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)熱(re)(re)態塑(su)性改(gai)善。少量的(de)(de)(de)硼由于形成低(di)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)共晶(jing)體(ti)(ti)(ti),使(shi)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)鋼(gang)(gang)焊(han)接時(shi)產(chan)生(sheng)熱(re)(re)裂(lie)紋的(de)(de)(de)傾(qing)向增大,但含(han)有較多的(de)(de)(de)硼(0.5~0.6%)時(shi),反而(er)可防(fang)止熱(re)(re)裂(lie)紋的(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)。因(yin)為當含(han)有0.5~0.6%的(de)(de)(de)硼時(shi),形成奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-硼化(hua)物(wu)兩相組織,使(shi)焊(han)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)點(dian)(dian)降低(di)。熔(rong)(rong)池的(de)(de)(de)凝固溫度低(di)于半溶化(hua)區(qu)(qu)時(shi),母材在(zai)(zai)冷(leng)卻時(shi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)張應(ying)力,由處(chu)于液態。固態的(de)(de)(de)焊(han)縫(feng)(feng)金(jin)屬承受(shou),此時(shi)是不致(zhi)引起裂(lie)縫(feng)(feng)的(de)(de)(de),即使(shi)在(zai)(zai)近縫(feng)(feng)區(qu)(qu)形成了裂(lie)紋,也(ye)可以為處(chu)于液態-固態的(de)(de)(de)熔(rong)(rong)池金(jin)屬所填充(chong)。含(han)硼的(de)(de)(de)鉻鎳奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)原(yuan)子能(neng)工業中(zhong)有著特殊的(de)(de)(de)用途。
磷 在一般(ban)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中都是雜(za)質(zhi)元素(su),但其在奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)危害性(xing)不像(xiang)在一般(ban)鋼(gang)(gang)(gang)中那樣顯(xian)著,故含(han)量(liang)可允許高一些(xie),如有的(de)(de)資料(liao)提出可達0.06%,以(yi)利于冶煉控制。個別(bie)的(de)(de)含(han)錳的(de)(de)奧氏體鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)含(han)磷(lin)量(liang)可達0.06%(如2Crl3NiMn9鋼(gang)(gang)(gang))以(yi)至0.08%(如Cr14Mnl4Ni鋼(gang)(gang)(gang))。利用(yong)(yong)磷(lin)對鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)強化作用(yong)(yong),也有加(jia)磷(lin)作為時效硬化不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)合金(jin)元素(su),PH17-10P鋼(gang)(gang)(gang)(含(han)0.25%磷(lin))乃PH-HNM鋼(gang)(gang)(gang)(含(han)0.30磷(lin))等。
硫和硒 在一般(ban)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中也是(shi)常有雜(za)質元素(su)。但向(xiang)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)中加0.2~0.4%的(de)硫(liu),可提高(gao)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)切削(xue)性能(neng)(neng),硒(xi)也具有同樣的(de)作(zuo)用。硫(liu)和(he)硒(xi)提高(gao)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)切削(xue)性能(neng)(neng),是(shi)因為(wei)它(ta)們降低不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)韌性,例如一般(ban)18-8鉻鎳不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)沖(chong)擊(ji)值可達30公(gong)斤/厘(li)米2。含0.31%硫(liu)的(de)18-8鋼(gang)(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的(de)沖(chong)擊(ji)值為(wei)1.8公(gong)斤/平方厘(li)米;含0。22%硒(xi)的(de)18-8鋼(gang)(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的(de)沖(chong)擊(ji)值為(wei)3.24公(gong)斤/平方厘(li)米。硫(liu)與(yu)硒(xi)均降低不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)耐腐蝕性能(neng)(neng),所以實(shi)際應用它(ta)們作(zuo)為(wei)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)合(he)金化元素(su)的(de)很少。
稀土元素 稀(xi)(xi)土元(yuan)素應(ying)用于(yu)不銹鋼(gang),目前主(zhu)要在于(yu)改善(shan)工(gong)藝性能(neng)方(fang)面。如向Crl7Ti鋼(gang)和Cr17Mo2Ti鋼(gang)中(zhong)(zhong)加(jia)少(shao)量(liang)的(de)(de)(de)稀(xi)(xi)土元(yuan)素,可以消除(chu)鋼(gang)錠中(zhong)(zhong)因氫氣引起(qi)的(de)(de)(de)氣泡和減少(shao)鋼(gang)坯中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)裂(lie)紋。奧氏體(ti)和奧氏體(ti)-鐵素體(ti)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)加(jia)0.02~0.5%的(de)(de)(de)稀(xi)(xi)土元(yuan)素(鈰鑭(lan)合金(jin)),可顯(xian)著改善(shan)鍛造性能(neng)。曾有(you)一(yi)種含19.5%鉻、23%鎳以及鉬銅錳的(de)(de)(de)奧氏體(ti)鋼(gang),由于(yu)熱加(jia)工(gong)工(gong)藝性能(neng)在過去(qu)只能(neng)生產鑄件,加(jia)稀(xi)(xi)土元(yuan)素后(hou)則可軋制(zhi)成各(ge)種型材。
常用不銹鋼表面(mian)處(chu)理技(ji)術有以下幾種處(chu)理方(fang)法:
①表(biao)(biao)(biao)面(mian)本色(se)白(bai)化(hua)處(chu)理(li);②表(biao)(biao)(biao)面(mian)鏡面(mian)光亮處(chu)理(li);③表(biao)(biao)(biao)面(mian)著(zhu)色(se)處(chu)理(li)。
1.2.1 表面本色白化處理:不銹鋼在加工過程中,經過卷板、扎邊、焊接或者經過人工(gong)表面火烤加溫(wen)處(chu)理,產生黑(hei)(hei)色氧化(hua)皮。這種(zhong)堅硬的灰黑(hei)(hei)色氧化(hua)皮主(zhu)要(yao)是NiCr2O4和NiF二種(zhong)EO4成分,以前一般(ban)采用氫氟(fu)酸和硝酸進(jin)行強腐(fu)蝕方法(fa)去除。但這種(zhong)方法(fa)成本(ben)大,污染環(huan)境,對(dui)人體有(you)害,腐(fu)蝕性較大,逐(zhu)漸被淘汰。目(mu)前對(dui)氧化(hua)皮處(chu)理方法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)二種(zhong):
⑴噴砂(sha)(丸)法(fa):主要是采用噴微玻璃(li)珠的方(fang)法(fa),除去表面的黑色(se)氧(yang)化(hua)皮。
⑵化學法(fa):使用一種(zhong)無(wu)污染的(de)(de)酸洗(xi)鈍(dun)化膏和常溫無(wu)毒害(hai)的(de)(de)帶有無(wu)機添(tian)加劑的(de)(de)清洗(xi)液(ye)進行浸洗(xi)。從而達到不(bu)銹鋼本色(se)的(de)(de)白化處理目的(de)(de)。處理好(hao)后基本上看上去是一無(wu)光的(de)(de)色(se)澤。這種(zhong)方法(fa)對大型、復雜產(chan)品較適用。
1.2.2 不銹鋼表面鏡面光亮處理方法:根據不銹鋼產品的復雜程度和用戶要求情況不同可分別采用機械拋光、化(hua)學拋光、電化(hua)學拋光等方法(fa)(fa)來達到鏡(jing)面光澤。這三種方法(fa)(fa)優缺(que)點(dian)如(ru)下:
1.2.3 表面著色(se)處理:不(bu)(bu)銹鋼著色(se)不(bu)(bu)僅賦予不(bu)(bu)銹鋼制(zhi)品(pin)各種顏色(se),增加產品(pin)的花色(se)品(pin)種,而且提高(gao)產品(pin)耐磨性和耐腐蝕性。
不銹鋼著色(se)方(fang)法有如下幾種:
⑴化學(xue)氧(yang)化著色法(fa);
⑵電化(hua)(hua)學氧化(hua)(hua)著色法(fa);
⑶離子沉積(ji)氧化物著色法;
⑷高溫氧化著色法;
⑸氣相裂解著色法(fa)。
各種(zhong)方法簡單概況如下:
⑴化學氧化著色法:就是在特定溶液中,通過(guo)化學氧(yang)化形成膜的顏色(se),有(you)重鉻(ge)酸鹽(yan)法(fa)(fa)(fa)、混合鈉鹽(yan)法(fa)(fa)(fa)、硫化法(fa)(fa)(fa)、酸性氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)和(he)堿(jian)性氧(yang)化法(fa)(fa)(fa)。一(yi)般“茵科法(fa)(fa)(fa)”(INCO)使用較多,不過(guo)要想保證一(yi)批產品(pin)色(se)澤一(yi)致的話(hua),必(bi)須(xu)用參比電(dian)極來控(kong)制(zhi)。
⑵電化學(xue)著色法:是在(zai)特定溶(rong)液中,通(tong)過電化學(xue)氧化形成(cheng)膜的顏(yan)色。
⑶離子沉積氧化物著色法化學法:就是將不銹鋼工件放在真空鍍膜機中進行真空蒸發(fa)鍍。例如:鍍鈦金(jin)的手表殼(ke)、手表帶(dai),一般(ban)是金(jin)黃色。這種方法適(shi)用于大(da)批量(liang)產品加工(gong)。因為投資大(da),成本高,小批量(liang)產品不合算。
⑷高(gao)溫(wen)氧(yang)化著色法:是在(zai)特定(ding)(ding)的熔鹽中,浸入(ru)工件保持在(zai)一(yi)定(ding)(ding)的工藝參數,使(shi)工件形成一(yi)定(ding)(ding)厚度氧(yang)化膜,而呈(cheng)現出各種不同(tong)色澤。
⑸氣相(xiang)裂(lie)解著(zhu)色法:較(jiao)為(wei)復雜,在工業中應用(yong)較(jiao)少。