硅是主要的耐蚀合金元素之一。如高硅铸铁,耐蚀性虽好,因太脆影响其应用(yòng)。我國(guó)60年代以来曾发展过一些无镍Cr-Si系不锈钢,共同缺点仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奥氏體(tǐ)不锈钢却具有(yǒu)优良的综合性能(néng),有(yǒu)些(超低碳钢)甚至不亚于18-8不锈钢的力學(xué)性能(néng)。早期的奥氏體(tǐ)高硅不锈钢,如25-20型、18-8型(AISI302B)等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高温抗氧化性能(néng)。基本上属于不锈耐热(抗氧化)钢范畴。自60年代以来,直接合成浓硝酸(98%HNO3)工业的普及发展和18-8型奥氏體(tǐ)不锈钢应力腐蚀问题的日益突出,高硅奥氏體(tǐ)不锈钢获得迅速发展。所谓高硅型,一般指硅含量大于2%,最高约6%左右。因低于2%Si,对抗高温氧化性和抗应力腐蚀作用(yòng)不大;只有(yǒu)超过2%Si,才能(néng)完全消除非敏化态晶间腐蚀(如在浓硝酸中)。但过高的硅含量,则加工性能(néng)恶化,促进硅化物(wù)形成和使敏化态晶间腐蚀等不良影响加剧。


  硅含量对Cr-Ni奥氏體(tǐ)不锈钢晶间腐蚀的作用(yòng)比较复杂。如在强氧化介质和其它成分(fēn)控制合理(lǐ)的条件下,若<0.10%Si时,可(kě)基本消除敏化态、显著改善非敏化态晶间腐蚀。普通不锈钢的一般硅含量多(duō)在0.7~1.0%的范围内,正是非敏化态晶间腐蚀最严重的敏感區(qū)(参见图1-2-6)。对于强氧化性介质,如98%浓硝酸,几乎所有(yǒu)的不锈钢均由于介质过强的氧化能(néng)力和钢的过钝化现象而不耐腐蚀,即使非敏化态(固溶态)的高纯不锈钢也无法避免晶间腐蚀。唯有(yǒu)硅含量高于2%的高硅奥氏體(tǐ)不锈钢,才能(néng)完全消除非敏化态晶间腐蚀。但是,随着硅含量的提高(如通常的4%Si时),降低了碳在奥氏體(tǐ)中的固溶度,即使采取超低碳也难以避免“敏化态晶间腐蚀”。这里所讲的并不是由于贫铬區(qū)引起的晶间腐蚀,而是敏化处理(lǐ)后因析出碳化物(wù)等造成的选择性晶间腐蚀。在98%浓硝酸中,主要钝化元素是硅而非铬,贫铬理(lǐ)论已不适用(yòng)。高硅奥氏體(tǐ)不锈钢中,因添加稳定化元素形成G相、TiC(NbC)、铁素體(tǐ)和σ相时也会发生选择性腐蚀。在强氧化性介质中发生的这种晶间腐蚀(其机理(lǐ)仍可(kě)进一步探讨),严重阻碍了高硅奥氏體(tǐ)不锈钢的推广应用(yòng)。


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  我國(guó)于60年代末,开始发展耐浓硝酸腐蚀用(yòng)高硅奥氏體(tǐ)不锈钢。通过查明其产生敏化态晶间腐蚀的原因,采取严格控制碳、磷等(甚至达高纯级),适当降低铬或添加铌(在高硅钢中同钛的作用(yòng)机理(lǐ)不同)等综合改善途径,使之获得了较好的解决。采用(yòng)机械热处理(lǐ)(改善添加铌的高硅钢中G相的分(fēn)布)和微合金化方法,改善其热加工等性能(néng),使这种钢获得了推广应用(yòng)。因含有(yǒu)4%硅,均具有(yǒu)优良的抗氯化物(wù)应力腐蚀性能(néng)(31)。同时,我國(guó)于70年代初,还开始发展专门针对耐应力腐蚀的高硅(2%Si)奥氏體(tǐ)不锈钢和高镍(>20%Ni)奥氏體(tǐ)不锈钢。总之,高硅奥氏體(tǐ)不锈(耐酸)钢近20多(duō)年来发展迅速,并日益获得推广应用(yòng)。其铬含量较宽,在8~25%,镍為(wèi)14~25%之间。高的硅含量提高在98%浓硝酸中耐全面腐蚀性能(néng)(在稀硝酸中正相反)和抗氯化物(wù)应力腐蚀以及点腐蚀性能(néng)。硅含量过高也不利,我國(guó)多(duō)為(wèi)4%Si,应用(yòng)最广的為(wèi)00Cr14Ni14Si4(简称C4)钢。