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不锈钢管的化学成分特性
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不锈钢管的化学成分特性

作者:小编    发布时间:2021-09-28 09:55:57     浏览次数 :



为了提高不锈钢管的耐腐蚀性,必须提高铁基固溶体的电极电位,在氧化介质的作用下在表面形成致密稳定的钝化膜。在这方面,铬是最有效的合金元素。所有工业不锈钢管均为Fe-Cr-C合金,铬为主要合金元素

 

 

从标准电位顺序表中可以看出,铁的电位比氢的电位负得多,但添加铬可增加电极电位。随着铬含量的增加,铁基固溶体的电极电位并不均匀增加,但当铬含量达到一定值时,电极电位发生突变。例如,当铬含量达到12.5%原子比时,铁基固溶体的电极电位从-0.56V跃升到+0.2V,因此,钢在大气和稀酸中的耐腐蚀性显著提高

 

 

将12.5%的原子比转换为11.7%的重量比。如果不考虑碳和铬在不锈钢管中的作用,则这11.7%的铬是构成不锈钢管所需的最低铬含量。然而,由于碳是钢中不可避免的元素,它可以与铬形成一系列碳化物,这对不锈钢的耐腐蚀性和机械性能有重大影响。以Cr23C6碳化物的形成为例,碳铬比为1:17,即应使用不锈钢管中铬量的17倍来形成碳化铬。为了使固溶体中的铬含量不低于11.7%,以确保耐腐蚀性,应适当增加不锈钢中的总铬含量。因此,实际使用的不锈钢的平均铬含量为13%(0Cr13~4Cr13钢)

 

 

通常,耐大气和弱酸腐蚀的13%铬钢称为不锈钢。如果钢能够抵抗高浓度酸的腐蚀,则需要进一步增加铬含量(见表2)。例如,它达到了16~18%。这种铬含量高的不锈钢称为耐酸钢或耐酸不锈钢。然而,通常将这两种钢统称为不锈钢

 

 

除了铁、铬和碳之外,不锈钢管还含有镍、锰、氮、钢、铝、铌、钛、钨、钴、硅、铝、硫和磷。其中一些元素的添加是为了提高不锈钢管的耐腐蚀性,一些元素的添加是为了提高机械性能和其他性能。有些是钢中常见的杂质元素

 

镍是扩展奥氏体区的元素。在高铬不锈钢管中添加镍可以使其组织发生明显变化。例如,在Cr17钢中加入2%的镍后,它将从单一铁素体组织转变为两相组织,可以部分接受淬火强化,获得较高的力学性能。当镍含量增加到8%时。钢的马氏体相变点(M3)可以降低到室温以下,使其在室温下具有奥氏体结构。这是广泛使用的18-8铬镍奥氏体不锈钢管。这种钢不仅具有耐分离腐蚀性,而且具有许多有价值的性能,如冷变形性能、焊接性能、高冲击韧性和无磁性。锰含量低于2%对不锈钢管的性能没有显著影响。锰能提高奥氏体的稳定性,取代镍。在这方面,大约2%的锰可以取代1%的镍。因此,出现了Cr17Ni2代替cr17mn4、lcr18ni9℃RL8MnNi5Mo3代替cr18ni12m03ti等钢。因为在低碳高铬条件下,仅用锰代替镍不能获得纯奥氏体(C≤ 0.2%,铬≥ 针对普通铬锰不锈钢管存在的一些缺点,开发了以锰、氮代镍的钢种。以氮代镍的比例约为0.025:1。一般认为,氮可以替代不锈钢中2.5~6%的镍。这种以锰氮代替镍的不锈钢管是新型的铬锰氮不锈钢管

 

 

高铬不锈钢管在强氧化介质(如酸)中具有较高的耐蚀性,但在弱氧化介质(如酸)和非氧化介质中不稳定(如酸和各种有机酸)为了扩大其在上述方面的应用,必须添加其他合金元素。钼和铜在这方面的应用非常广泛,如cr17m02、cr18ni12m02ti、cr18ni12m03ti、Cr18nimo2cu2ti、cr18ni20mo2nb等。含钼钢具有很强的抗点蚀性。同时,铬镍添加铜的不锈钢比不添加钼的钢和低浓度酸的钢具有更高的耐酸腐蚀性和稳定性

 

 

不锈钢中添加钛和铌以防止晶间腐蚀。为此,在钢中添加钛或铌必须与h应考虑钢中的碳,以及钛和铌的特性,钛和铌对氧和氮具有很强的亲和力,并且容易形成氧化物和氮化物等夹杂物。通常采用的计算比率为:

 Ti=(C-0.02)×5~0.80%

 

 Nb=10×C%

工业上使用的含钛或铌不锈钢的典型牌号包括lcr18ni9ti、cr18ni11nb等。与铌相比,钛的缺点是比铌更容易氧化,降低钢的表面质量和在沸腾酸中的稳定性。然而,由于其成本较低,钛比铌更容易氧化钛在大多数情况下能够防止晶间腐蚀,因此应广泛倾倒。但是,通常使用含铌焊接金属钢代替含钛钢,因为钛氧化和燃烧后焊缝会产生晶间腐蚀。钽也具有类似于钛a的功能钕铌。因为它价格昂贵,原子量是铌的两倍,需要使用20倍于碳的材料,所以很少使用。铌+钽≥ 在某些钢级标准×c中标记为10。这是因为这两种元素在自然界中共存,不容易分离。由于钽带激发放射性能量,原子能行业中使用的一些不锈钢限制了钽的含量(<;0.1%)钨和钴很少用于不锈钢。它们的主要功能是改善机械性能。例如,9cr17movco钢含有1.2~1.8%的钴,以提高硬度和耐磨性。这种钢的主要用途是要求高硬度和耐腐蚀性的零件。硅是常见的杂质元素n普通不锈钢管,但它可以提高不锈钢管的流动性和抗氧化性能。铝也是提高抗氧化性的元素。少量铝(0.1~0.3%)也可以添加到L3%铬钢的不锈钢管中,它被制成铁素体钢,以防止淬火和硬化引起的脆性。这种钢用于焊接前不能预热的部件。铝也用作沉淀硬化不锈钢管中的合金元素。硫和磷为在大多数情况下,磷是高纯度元素,但奥氏体不锈钢中磷的允许含量可能高于普通钢。向不锈钢中添加硫或硒也有助于提高不锈钢的切削性能,但这是在降低韧性和耐腐蚀性的条件下获得的除此之外,稀土元素也用于一些不锈钢中,主要用于改善钢的热加工工艺性能。一般来说,工业上使用的不锈钢管的成分分为:有两类:一类是简单的铬铬含量超过12%的钢;另是铬含量超过12%的简单铬钢,并添加了其他合金元素。由于碳与铬结合生成碳化铬,不锈钢的耐腐蚀性降低,因此不锈钢的碳含量相对较低极低。大多数不锈钢的含碳量为0.1~0.2%,但不超过0.4%。在少数情况下,为了获得含碳量,将其增加到0.85~0.95%(如9crl8、9cr17movco钢等),但为了保持一定的耐腐蚀性,这种钢的铬含量相应地高于耐大气和弱酸腐蚀的普通不锈钢,这是不锈钢化学成分的基本特征。


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