基本介紹
- 中文名：耐酸鋼
- 外文名：acid-proof steel
- 簡稱：不鏽鋼
- 性質：侵蝕性較強
- 介質：酸性
- 化學成分：Ni，Cr，Mo，Cu，Si
簡介,分類,鉻鋼,成分的影晌,介質的影晌,加工工藝影響,
簡介
不銹耐酸鋼，簡稱“不鏽鋼”、“耐酸鋼”。在大氣、酸、鹼、鹽或其它腐蝕性介質中具有 良好的抗侵蝕能力的合金鋼。具有較高的化學穩定性和良好的機械性能。所謂 不銹是指不易生鏽或生鏽量很少、生鏽過程極慢，乃至根本不能察覺。
通常稱耐大氣、蒸汽和水等弱腐蝕性 介質腐蝕的鋼為 “不鏽鋼” ; 稱耐酸、鹼、鹽等化 學浸蝕性介質腐蝕的鋼為 “耐酸鋼” 。這種鋼具有 良好的耐蝕性，合適的力學性能以及良好的冷、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鏽鋼、奧氏體不 銹鋼、奧氏體-鐵素體雙相不鏽鋼、馬氏體不鏽鋼、 沉澱硬化不鏽鋼等。主要用來製造在各種腐蝕性介 質中工作的零部件。
常用的不銹耐酸鋼主要是鉻鋼。常用的鎳鉻不鏽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。
分類
不銹耐酸鋼按其組織可分為三大類：
(1)奧氏體不鏽鋼，它的耐蝕性最好，有一定的強度和很好的 韌性;
(2)鐵素體不鏽鋼，它的耐蝕性稍差，但有良好的抗氧化能力;
(3)馬氏體不鏽鋼，它的耐蝕性較差，但強度性能最好，可以製造機械性能要求較高、耐蝕 性較低的零部件。
按其用途可分為兩大組：
第一組為不鏽鋼，即在空氣中能抵 抗腐蝕的鋼，主要用於製造汽輪機葉片、測量工具、醫療器械、剪下刃具、餐具 等;
第二組為耐酸鋼，即在各種侵蝕性強烈的介質中能抵抗腐蝕作用的鋼，主 要用於製造制酸的設備、尿素設備、船舶控制設備、航海設備等。
鉻鋼
具有較高的抗氧化性和耐蝕性。為了不同的使用環境，常加入其他元素如鉬、釩、鎢、鈦、鈮、硼等元素。常用的套用領域和鋼種有12CrMo（高、中壓蒸氣導管），20CrMo（葉片），35CrMo(650℃以下長期使用的零件)，1Cr5Mo(650℃以下再熱器、550℃以下浸蝕性強的石油化工設備)，1Cr12Mo(450℃以下葉片)。
低碳鉻鋼可以用布氏硬度計、或洛氏硬度計B標尺測量。退火、調質狀態的中碳鉻鋼可以用布氏硬度計、或洛氏硬度計B、C標尺測量。淬火狀態的中碳鉻鋼可以用洛氏硬度計C標尺測量。
高碳鉻鋼可以用洛氏硬度計C標尺測量。表面滲碳、滲氮處理的鉻鋼，應使用表面洛氏硬度計或維氏硬度計測量。
對於大件等工件，還可以採用肖氏硬度計、簡易錘擊布氏硬度計測量。
對於要求無損檢測的，可以使用超音波檢測和磁飽和檢測。
特殊的大批量工件，可以採用特製機械裝置檢測。比如滾動軸承鋼珠，檢測時從一定高度落下在高硬度的鋼板上，由於鋼板成一定角度，於是硬度高的跳的遠，硬度低的跳的近,硬度適中的跳的距離在中間。然後用各自的收集裝置收集，即實現硬度的測量，分揀。
成分的影晌
化學元素中，用於不鏽鋼的約有十餘種，它們是碳、鉻、鎳、錳、矽、鉬、鈦、鈮、氮、銅、鈷等。不鏽鋼的組織和性能在很大程度上取決於鋼中的碳含量，碳的影響主要表現在兩個方面。一方面它是穩定奧氏體的元素,並且作用很大,相當於鎳的30倍，另一方面由於碳與鉻的親和力很大，能和鉻形成一系列的複雜碳化物。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，不鏽鋼的強度則因碳含增加而提高。因此，碳在不鏽鋼中的作用是矛盾的。對於不鏽鋼來說,一般要求耐蝕性是主要的,所以不鏽鋼的碳含量一般都比較低，大多數不鏽鋼的碳含量是00.1～ 0.2%。最多不超過0.4% ,只有在少數情況下，如用於製造滾動軸承和刃具的不鏽鋼，由於要求高的硬度和耐磨性，才將碳提高一些。作為鋼材，含碳量越高則強度越高，在一定的韌性配合下，鋼材的強度愈高，愈能減輕結構的重量，從而節約成本，並延長便用壽命。但是含碳量越高則耐蝕性越差，因此對於不同用途和種類的不鏽鋼來說，含碳量有一個合適的範圍。
介質的影晌
金屬的耐蝕性與介質的種類、濃度、溫度、壓力等條件都有密切的關係。而介質的氧化能力影響最大。對大氣、水蒸汽、水和其它弱腐蝕介質，只要鉻含量大於10～ 12%就可以保證不鏽鋼的耐蝕性。如水壓機閥門,蒸汽發電機透平葉片，水蒸汽管子零件等都可用Crl3型的不鏽鋼來製造，如1Crl3、2Crl3等馬氏體不鏽鋼。在氧化性酸中,如硝酸,由於有足夠的氧,可使鋼在短期內達到鈍化狀態。但是由於酸中含有去極化作用的H+ ，還不能保證有穩定的鈍化狀態，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定性。在我國生產硝酸和硝酸胺工業中，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，由於沒有氧化劑，而溶於介質中的氧含量較低，基本上沒有使鋼鈍化的能力,故一般的鉻不鏽鋼或鉻鎳不鏽鋼在稀硫酸中是不耐蝕的。為了提高不鏽鋼的耐蝕性，可以選擇添加鎳、鉬、銅等元素的不鏽鋼。如在硫酸、化肥、人造纖維等工業使用1Cr17Mn13Mo2CuN、Cr18Ni18Mo2Cu2Ti等不鏽鋼在不同程度上都能滿足生產對耐蝕性的要求。
加工工藝影響
不鏽鋼的冷加工性和鋼的組織有密切的關係。不鏽鋼經過冷軋後，強度大大增高。如18-8型奧氏體可達230Mpa,如果採用零下溫度軋製法，可以顯著提高奧氏體不鏽鋼的強度。一般在冷軋後採取低溫回火。回火溫度在425℃以下回火，彈性極限和抗拉強度非但沒有下降，反而有所上升。
不鏽鋼主要熱加工是再結晶退火、固溶處理和焊接。再結晶退火的目的是為了恢復塑性,如果再結晶退火後晶粒不是特別粗大，就不會影響不鏽鋼的耐蝕性。為了消除1Cr18Ni9鋼的晶間腐蝕傾向,經常採用固溶處理,將鋼加熱到1050～ 1100℃ ，保溫足夠時間，使碳化物完全溶解於奧氏體，然後水冷。只要這種鋼不再經過焊接或其他加熱,就不會產生晶間腐蝕傾向。焊接是不鏽鋼最常見的熱加工工藝。焊接對不鏽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,低熔點液態夾雜物分布比較集中，並且容易在凝固收縮時引起熱裂。作為焊條用的不鏽鋼為防止焊縫熱裂，在成分上略有調整，儘量採用低的含碳量，有時加入少量釩、矽、欽等鐵素體形成元素,適當提高鉻含量也有同樣作用，它可使焊接後在焊縫中出現3～ 5%的δ鐵素體。這種焊縫除了有較高的強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。
