不銹鋼耐腐蝕性研究相關論文文獻綜述

1、11 文獻綜述 文獻綜述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。在冶金領域和材料科學領域中，根據鋼的主要性能特征，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、鹽等腐蝕性強烈的環(huán)境中具有耐蝕性的鋼種稱為耐酸鋼。兩個鋼類因成分上的差異而導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生活中占據著重要的地位，一個國家經濟和生活水平的標志之一就是不銹鋼人均消費量。不銹鋼和耐熱鋼中鉻是不可缺少的元素，但鉻資源儲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從長遠課題轉到日程上來[2]。在現在社會中隨著我國經濟水平和生活水平的提高，我國不

3、銹鋼產量和消費量確是不斷增大，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，由于碳會與鉻發(fā)生反應造成晶間腐蝕，因此生產中的大部分不銹鋼為低碳鋼，這樣由于強硬度較低而無法滿足某些特殊行業(yè)的需求；而且因為由于鉻系不銹鋼因為鉻鎳為重金屬，比重較大，因此不適合現在的社會發(fā)展的輕量化需求，比如應用于交通運輸、航空、航海等領域的應用將受到限制。所以重點開發(fā)輕質、機械性能和耐腐蝕性能均良好的新型不銹鋼，不但有巨大的經濟效益和實用性，而且能

4、夠擴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 ）輕量化無鉻輕質不銹鋼主要是要求輕質，符合社會發(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，不符合現在社會發(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用最廣泛的輕質金屬材料，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 結構致

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現不銹鋼的輕質化。氮是近些年來研究者比較關注的價廉性優(yōu)的合金元素，氮在提高鋼的耐蝕性、改善鋼的機械性能方面均具有顯著地作用，因此氮作為合金元素已經在不銹鋼中獲得了大規(guī)模的應用。用錳3硬又富有韌性。高錳鋼加熱到淡橙色時，變得十分柔軟，很易進行各種加工。另外，它沒有磁性，不會被磁鐵所吸引[4]。因此無鉻輕質不銹鋼的

6、高強度高硬度并且輕質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，并且會使適用領域增加，輕質高性能更符合社會發(fā)展的需要。1.3 1.3 國內外研究現狀 國內外研究現狀不銹鋼和耐熱鋼中鉻是不可缺少的元素，但鉻資源儲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從長遠課題轉到日程上來[2]。在現在社會中隨著我國經濟水平和

7、生活水平的提高，我國不銹鋼產量和消費量確是不斷增大，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，由于碳會與鉻發(fā)生反應造成晶間腐蝕，因此生產中的大部分不銹鋼為低碳鋼，這樣由于強硬度較低而無法滿足某些特殊行業(yè)的需求；而且因為由于鉻系不銹鋼因為鉻鎳為重金屬，比重較大，因此不適合現在的社會發(fā)展的輕量化需求，比如應用于交通運輸、航空、航海等領域的應用將受到限制。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．美國科學家在

10、研究中發(fā)現，錳(占 30％)鋁(10%)不銹鋼具有良好的耐海水腐蝕和耐磨性，而進一步添加硅(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]。采用非真空感應電爐生產的無鎳鉻不銹鋼—錳(30％) 鋁(8%)硅(1.5％)碳(1％)不銹鋼，其強度比鎳鉻不銹鋼幾乎高出 l~2 倍之多，特別是高