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不銹耐酸鋼,簡(jiǎn)稱"不銹鋼"、"耐酸鋼"。在大氣、酸、堿、鹽或其它腐蝕性介質(zhì)中具有 良好的抗侵蝕能力的合金鋼。具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性和良好的機(jī)械性能。所謂 不銹是指不易生銹或生銹量很少、生銹過程極慢,乃至根本不能察覺。

通常稱耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕性 介質(zhì)腐蝕的鋼為 "不銹鋼" ; 稱耐酸、堿、鹽等化 學(xué)浸蝕性介質(zhì)腐蝕的鋼為 "耐酸鋼" 。這種鋼具有 良好的耐蝕性,合適的力學(xué)性能以及良好的冷、熱 加工性能和焊接性等工藝性能。鉻是主要的合金元 素,此外常加入鎳、鉬、鈦、鈮、銅等。種類繁多, 性能各異,按組織可分為鐵素體不銹鋼、奧氏體不 銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼、馬氏體不銹鋼、 沉淀硬化不銹鋼等。主要用來制造在各種腐蝕性介 質(zhì)中工作的零部件。

常用的不銹耐酸鋼主要是鉻鋼。常用的鎳鉻不銹鋼具有耐硫酸及硝酸的腐蝕,在常溫及低溫下有很高的塑性及韌性,沒有磁性。

不銹耐酸鋼按其組織可分為三大類:

1、奧氏體不銹鋼,它的耐蝕性最好,有一定的強(qiáng)度和很好的 韌性;

2、鐵素體不銹鋼,它的耐蝕性稍差,但有良好的抗氧化能力;

3、馬氏體不銹鋼,它的耐蝕性較差,但強(qiáng)度性能最好,可以制造機(jī)械性能要求較高、耐蝕 性較低的零部件。

按其用途可分為兩大組:

第一組為不銹鋼,即在空氣中能抵 抗腐蝕的鋼,主要用于制造汽輪機(jī)葉片、測(cè)量工具、醫(yī)療器械、剪切刃具、餐具等;

第二組為耐酸鋼,即在各種侵蝕性強(qiáng)烈的介質(zhì)中能抵抗腐蝕作用的鋼,主 要用于制造制酸的設(shè)備、尿素設(shè)備、船舶控制設(shè)備、航海設(shè)備等。

具有較高的抗氧化性和耐蝕性。為了不同的使用環(huán)境,常加入其他元素如鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硼等元素。常用的應(yīng)用領(lǐng)域和鋼種有12CrMo(高、中壓蒸氣導(dǎo)管),20CrMo(葉片),35CrMo(650℃以下長(zhǎng)期使用的零件),1Cr5Mo(650℃以下再熱器、550℃以下浸蝕性強(qiáng)的石油化工設(shè)備),1Cr12Mo(450℃以下葉片)。

低碳鉻鋼可以用布氏硬度計(jì)、或洛氏硬度計(jì)B標(biāo)尺測(cè)量。退火、調(diào)質(zhì)狀態(tài)的中碳鉻鋼可以用布氏硬度計(jì)、或洛氏硬度計(jì)B、C標(biāo)尺測(cè)量。淬火狀態(tài)的中碳鉻鋼可以用洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺測(cè)量。

高碳鉻鋼可以用洛氏硬度計(jì)C標(biāo)尺測(cè)量。表面滲碳、滲氮處理的鉻鋼,應(yīng)使用表面洛氏硬度計(jì)或維氏硬度計(jì)測(cè)量。

對(duì)于大件等工件,還可以采用肖氏硬度計(jì)、簡(jiǎn)易錘擊布氏硬度計(jì)測(cè)量。

對(duì)于要求無損檢測(cè)的,可以使用超聲波檢測(cè)和磁飽和檢測(cè)。

特殊的大批量工件,可以采用特制機(jī)械裝置檢測(cè)。比如滾動(dòng)軸承鋼珠,檢測(cè)時(shí)從一定高度落下在高硬度的鋼板上,由于鋼板成一定角度,于是硬度高的跳的遠(yuǎn),硬度低的跳的近,硬度適中的跳的距離在中間。然后用各自的收集裝置收集,即實(shí)現(xiàn)硬度的測(cè)量,分揀。

化學(xué)元素中,用于不銹鋼的約有十余種,它們是碳、鉻、鎳、錳、硅、鉬、鈦、鈮、氮、銅、鈷等。不銹鋼的組織和性能在很大程度上取決于鋼中的碳含量,碳的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面它是穩(wěn)定奧氏體的元素,并且作用很大,相當(dāng)于鎳的30倍,另一方面由于碳與鉻的親和力很大,能和鉻形成一系列的復(fù)雜碳化物。其類型隨鋼中鉻、碳原子比值不同而異,鋼中碳含量越高,鋼的耐蝕性就越低。此外,不銹鋼的強(qiáng)度則因碳含增加而提高。因此,碳在不銹鋼中的作用是矛盾的。對(duì)于不銹鋼來說,一般要求耐蝕性是主要的,所以不銹鋼的碳含量一般都比較低,大多數(shù)不銹鋼的碳含量是00.1~ 0.2%。最多不超過0.4% ,只有在少數(shù)情況下,如用于制造滾動(dòng)軸承和刃具的不銹鋼,由于要求高的硬度和耐磨性,才將碳提高一些。作為鋼材,含碳量越高則強(qiáng)度越高,在一定的韌性配合下,鋼材的強(qiáng)度愈高,愈能減輕結(jié)構(gòu)的重量,從而節(jié)約成本,并延長(zhǎng)便用壽命。但是含碳量越高則耐蝕性越差,因此對(duì)于不同用途和種類的不銹鋼來說,含碳量有一個(gè)合適的范圍。

金屬的耐蝕性與介質(zhì)的種類、濃度、溫度、壓力等條件都有密切的關(guān)系。而介質(zhì)的氧化能力影響最大。對(duì)大氣、水蒸汽、水和其它弱腐蝕介質(zhì),只要鉻含量大于10~ 12%就可以保證不銹鋼的耐蝕性。如水壓機(jī)閥門,蒸汽發(fā)電機(jī)透平葉片,水蒸汽管子零件等都可用Crl3型的不銹鋼來制造,如1Crl3、2Crl3等馬氏體不銹鋼。在氧化性酸中,如硝酸,由于有足夠的氧,可使鋼在短期內(nèi)達(dá)到鈍化狀態(tài)。但是由于酸中含有去極化作用的H+ ,還不能保證有穩(wěn)定的鈍化狀態(tài),所以在沸騰的硝酸中,低碳的1Cr13鋼是不耐蝕的,隨著鋼中鉻含量的提高,耐蝕性提高。含高鉻的氧化膜在硝酸中具有很好的穩(wěn)定性。在我國生產(chǎn)硝酸和硝酸胺工業(yè)中,硝酸的濃度為10~ 50% ,溫度約60℃左右,高含鉻量的1Crl7等鋼都能滿足耐蝕性的要求。

在稀硫酸等非氧化性酸中,由于沒有氧化劑,而溶于介質(zhì)中的氧含量較低,基本上沒有使鋼鈍化的能力,故一般的鉻不銹鋼或鉻鎳不銹鋼在稀硫酸中是不耐蝕的。為了提高不銹鋼的耐蝕性,可以選擇添加鎳、鉬、銅等元素的不銹鋼。如在硫酸、化肥、人造纖維等工業(yè)使用1Cr17Mn13Mo2CuN、Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等不銹鋼在不同程度上都能滿足生產(chǎn)對(duì)耐蝕性的要求。

不銹鋼的冷加工性和鋼的組織有密切的關(guān)系。不銹鋼經(jīng)過冷軋后,強(qiáng)度大大增高。如18-8型奧氏體可達(dá)230Mpa,如果采用零下溫度軋制法,可以顯著提高奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度。一般在冷軋后采取低溫回火。回火溫度在425℃以下回火,彈性極限和抗拉強(qiáng)度非但沒有下降,反而有所上升。

不銹鋼主要熱加工是再結(jié)晶退火、固溶處理和焊接。再結(jié)晶退火的目的是為了恢復(fù)塑性,如果再結(jié)晶退火后晶粒不是特別粗大,就不會(huì)影響不銹鋼的耐蝕性。為了消除1Cr18Ni9鋼的晶間腐蝕傾向,經(jīng)常采用固溶處理,將鋼加熱到1050－1100℃ ,保溫足夠時(shí)間,使碳化物完全溶解于奧氏體,然后水冷。只要這種鋼不再經(jīng)過焊接或其他加熱,就不會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕傾向。焊接是不銹鋼最常見的熱加工工藝。焊接對(duì)不銹鋼耐蝕性的影響主要是焊縫。單相奧氏體鋼焊縫的組織是粗大的柱狀晶,組織有方向性,低熔點(diǎn)液態(tài)夾雜物分布比較集中,并且容易在凝固收縮時(shí)引起熱裂。作為焊條用的不銹鋼為防止焊縫熱裂,在成分上略有調(diào)整,盡量采用低的含碳量,有時(shí)加入少量釩、硅、欽等鐵素體形成元素,適當(dāng)提高鉻含量也有同樣作用,它可使焊接后在焊縫中出現(xiàn)3－5%的δ鐵素體。這種焊縫除了有較高的強(qiáng)度和韌性以防止熱裂外,還有減少焊縫晶間腐蝕傾向的作用。