奧氏體型不銹鋼-敏化處理

奧氏體型不銹鋼一敏化處理在各類不銹鋼中，以銘、鎳為主要合金元素的奧氏體不銹鋼，屬耐蝕性和綜合性能最好，也是最重要的不銹耐酸鋼。它始終是產(chǎn)量最大，應(yīng)用最廣泛普及的一類。70?80年代，美、日等國奧氏體不銹鋼占不銹鋼總產(chǎn)量的60?70%左右。我國占80?85%。而其中的絕大部分屬于18-8型鋼。118-8型奧氏體不銹鋼早在1909?1912年間，最初的Cr18Ni8（習(xí)慣常稱為18-8）奧氏體不銹鋼獲得專利權(quán)。1912?1920年間相繼開始工業(yè)生產(chǎn)。經(jīng)典的（或稱第一代）18-8鋼，含銘約18%左右，添加有形成和穩(wěn)定奧氏體的主要元素鎮(zhèn)約8?10%,碳含量也較高。經(jīng)1100℃左右固溶淬火處理后，室溫下可獲得純奧氏體組織。它是奧氏體型不銹鋼最基本最典型的代表鋼種，其它奧氏體不銹鋼均是在其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。至今仍在大量生產(chǎn)的有，我國GB1Cr18Ni9和低碳0Cr19Ni9（依次相當(dāng)美國AISI302和304）等鋼。后來，為克服晶間腐蝕敏感性，發(fā)展了穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼（第二代），如我國產(chǎn)量最大應(yīng)用最普及的GB1Cr18Ni9Ti（相當(dāng)蘇聯(lián)381T）鋼和超低碳奧氏體不銹鋼（第三代），如我國GB00Cr19Ni11（相當(dāng)美國AISI304L）等鋼。應(yīng)當(dāng)說明，目前通常泛稱的18-8（型）鋼，已不局限于經(jīng)典的第一代18-8鋼。一般來說，它包括了不同等級碳含量或添加鈦等穩(wěn)定化元素的18-8奧氏體不銹鋼。此外，在18-8鋼基礎(chǔ)上添加2%左右鉬的奧氏體不銹鋼，也常稱作18-8Mo鋼，如我國GB0Cr18Ni12Mo2Ti、00Cr17Ni14Mo2（相當(dāng)AISI316L）鋼等。這些18-8類鋼均屬常用（或通用）的大量生產(chǎn)的基本鋼種。為獲得純（單一或完全）奧氏體組織和改善耐蝕性能，在提高鉻、鉬等鐵素體形成元素的同時(shí)，必須相應(yīng)增加鎳等奧氏體形成元素的含量。對具體鋼種所需添加的最低鎳含量，應(yīng)高于下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算值（高溫快冷后的組織）：Ni（%）=1.1（Cr+Mo+1.5Si+1.5Nb）-0.5Mn-30C-8.2公式中元素符號表示其在鋼中的相應(yīng)含量（%）（見圖9-1-1銘銀比）。但此公式不能代替實(shí)際鐵素體評級來使用。通常18-8類鋼的鎳當(dāng)量并不充分。如果具體成分配比和加熱過程（或熱處理）掌握不當(dāng)?shù)?，一?dāng)量u添一—%Ma+L5K%Si+0*-%Nb圖9-1-1不銹鋼組織圖往往出現(xiàn)一些鐵素體。這會給熱加工等性能帶來不良后果。如鉻較高而鑲偏低，或加熱溫度過高和碳含量很低等，均會導(dǎo)致鐵素體的形成。高純（級）18-8鋼，因碳和氮含量極低，也必須相應(yīng)提高鎳含量以保持奧氏體組織?？傊?，應(yīng)盡量避免和減少形成a（8）相。因此，現(xiàn)代18-8鋼已適當(dāng)提高鎳含量（一般約17?20%Cr、Ni含量在8?14%左右）。高純不銹鋼的鎳含量更高些。我國18-8型鋼的代表鋼種，是應(yīng)用最普遍的1Cr18Ni9Ti鋼。在實(shí)際正常生產(chǎn)情況下，往往尚存少量的鐵素體。當(dāng)鉻和鈦、碳還有殘余鋁含量過高時(shí)，會使鐵素體含量明顯增加。隨著Cr/Ni和Ti/C比值等的提高，以及加熱溫度的過高（如超過1250℃左右），均造成鐵素體含量的大量增多，給熱加工性能帶來嚴(yán)重后果。尤其是生產(chǎn)管材，控制這些元素含量就更為重要。因此，在鋼種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，成分配比和生產(chǎn)工藝過程的合理掌握與精確控制是十分重要的。2特性銘鎮(zhèn)奧氏體不銹鋼之所以獲得廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)樗哂幸幌盗袃?yōu)良的綜合性能和以下特點(diǎn)：（1）一般來說，奧氏體不銹鋼含有高的銘（如17?26%）、鎳（如8?25%）含量，組織為奧氏體。與其它類不銹鋼相比，是耐蝕性最好的一類。并可在相當(dāng)寬的范圍內(nèi)，通過添加其它多種元素，如2?4%的鉬或硅等，來調(diào)整和改善在氧化性、非氧化性和各種強(qiáng)腐蝕介質(zhì)條件下的耐蝕性能及其它特殊性能。（2）奧氏體不銹鋼與其它類不銹鋼相比，最大特色是，即使在低溫下仍具有優(yōu)良的韌性和塑性，容易進(jìn)行各種復(fù)雜的冷、熱變形，加工成各種變形材。生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品質(zhì)量容易控制并穩(wěn)定。熱處理制度簡單，一般經(jīng)1100℃左右較窄的溫度范圍（同具體鋼種成分關(guān)系不大）固溶處理后交貨。并具有優(yōu)良的焊接等性能。純奧氏體不銹鋼無磁性。不能通過相變，只能通過冷加工而強(qiáng)化。與鐵素體鋼相比，其導(dǎo)熱率低而線脹系數(shù)大。主要缺點(diǎn)是鎳的價(jià)格昂貴。奧氏體不銹鋼在使用中的主要危險(xiǎn)是局部腐蝕，如18-8等某些鋼種對應(yīng)力腐蝕較敏感?；仡檴W氏體不銹鋼的發(fā)展過程，均與晶間腐蝕密切相關(guān)，并在很大程度上決定其分類。3敏化態(tài)晶間腐蝕早在20年代，18-8鋼開始應(yīng)用不久，就發(fā)現(xiàn)熱處理和焊接對其耐腐蝕性能有很大影響。如不論何種原因引起經(jīng)受480?850℃左右加熱（常稱敏化）后一一敏化處理制度規(guī)定：650c加熱1h后空冷，在某些腐蝕環(huán)境下使用，會產(chǎn)生晶間腐蝕，甚至在極端情況下能變成粉末。這在當(dāng)時(shí)已成為阻礙其發(fā)展的重大關(guān)鍵。經(jīng)典的（第一代）18-8鋼，含碳量較高。因碳在奧氏體中的溶解度隨溫度有很大變化。如在1100℃左右，約可固溶0.08?0.15%C。而在敏化溫度范圍其碳的固溶度已低于0.02%C（各資料有所出入）。一般此類18-8鋼的碳含量<0.12%6（如1Cr18Ni9）,當(dāng)加熱至1100℃左右進(jìn)行固溶加熱時(shí)，碳化物相基本溶解，碳固溶于奧氏體中。并將此固溶態(tài)經(jīng)淬火速冷后保持至室溫（碳達(dá)過飽和狀態(tài)）。若再經(jīng)敏化加熱或焊接熱影響，則沿晶界析出富銘碳化物（主要是M23c6型）。30年代初，貝茵等人提出著名的貧銘理論［19］。他把敏化歸因于在晶粒邊界富銘碳化物的析出，引起晶界鄰接區(qū)域的銘含量降至耐蝕性界限之下。這種存在晶界貧鉻區(qū)的鋼，稱為具有晶間腐蝕傾向。在適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)條件下，就可能產(chǎn)生晶間腐蝕。貧鉻理論能夠解釋敏化態(tài)晶間腐蝕的大多數(shù)情況，并為大量實(shí)驗(yàn)所證實(shí)。已是公認(rèn)的晶間腐蝕經(jīng)典理論。已經(jīng)敏化具有晶間腐蝕傾向的鋼，可以采取重新固溶處理的辦法予以消除。但這對于大型焊接（受熱影響）設(shè)備等困難較大，一般只限于熱處理爐能容納的小件才有現(xiàn)實(shí)意義。因此，對第一代（如1Cr18Ni9等）的奧氏體不銹鋼，大多適用于不需要焊接或已確知不會發(fā)生晶間腐蝕的環(huán)境條件下使用。國外民品方面用量很大，如美國304。應(yīng)當(dāng)區(qū)別，奧氏體不銹鋼的固溶處理與普通鋼的淬火處理不同。前者是軟化處理，后者通常是淬硬（形成馬氏體）。盡管習(xí)慣上常將固溶處理中的速冷也稱“淬火”。4穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼A穩(wěn)定化原理奧氏體不銹鋼產(chǎn)生敏化態(tài)晶間腐蝕的根本原因，是由于鋼中含有一定量的碳元素。如將碳含量降至其固溶極限（飽和值）以下，基本上可以避免。早在30年代初，法國已試制了碳含量不大于0.02%的奧氏體不銹鋼。但限于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝和冶煉水平，不可能大量生產(chǎn)和應(yīng)用。因此在相當(dāng)長的一段時(shí)期，大多依靠加入穩(wěn)定碳化物的元素（如同碳具有比銘更強(qiáng)親和力的鈦和鈮），在較高溫度下（約850?1150℃）形成穩(wěn)定的碳化物（如TiC或NbC）,從而大大降低了奧氏體中固溶碳的濃度（含量），使鋼在敏化溫度（約480?850℃）加熱時(shí)，很少有富銘碳化物（如M23c）沿晶界析出。故比第一代奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕性能獲得明顯改善。習(xí)慣上將此類鋼稱為穩(wěn)定化（指穩(wěn)定碳化物）奧氏體不銹鋼。我國應(yīng)用最普遍和最具有代表性的鋼種就是1Cr18Ni9Ti鋼。加入鈦、鈮穩(wěn)定化元素的數(shù)量主要是與碳、也與氮的含量有關(guān)。一般Ti%三6XC%;Nb%三10XC%。但不宜過量。鈦、鈮不僅是鐵素體形成元素；而且由于吸收了奧氏體中固溶的碳、氮形成穩(wěn)定化合物造成的成分變化，均降低了奧氏體的穩(wěn)定性，促進(jìn)鐵素體的形成。含鈦鋼的表面質(zhì)量差，鈮高易增加焊接熱裂紋傾向等。B穩(wěn)定化處理預(yù)先熱處理或機(jī)械熱處理對穩(wěn)定化不銹鋼耐晶間腐蝕性能有很大影響。若選用一般固溶熱處理溫度，如1100℃,因遠(yuǎn)離TiC最佳或最快析出溫度900℃,為達(dá)到充分穩(wěn)定化效果（根據(jù)用途需要），應(yīng)補(bǔ)充進(jìn)行穩(wěn)定化處理（一般在850?950℃范圍保溫?cái)?shù)小時(shí)）。也有兼顧辦法，采用一次熱處理。如980℃,使Cr23c6溶解，TiC析出。熱處理溫度的選擇同具體鋼種、碳、鈦等成分有關(guān)。如我國不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)（84）中對一些18-8TiNb、18-8MoTi鋼規(guī)定，需方在合同中注明時(shí)可進(jìn)行穩(wěn)定化處理（850?930℃）;而且固溶處理溫度下限已降至較低范圍，如1Cr18Ni9Ti為1000℃、0Cr18Ni11Ti則為920℃。還可利用生產(chǎn)工藝過程（軋制、加熱、包括熱處理等）的合理改進(jìn)，節(jié)約能源，盡可能多地使TiC析出。C刀口腐蝕TiC析出（通常多在晶內(nèi)析出）后十分穩(wěn)定，能保持至很高溫度（1120?1150℃以上），到接近熔點(diǎn)時(shí)才大量溶解（一一之前溶解少，穩(wěn)定）。當(dāng)焊接時(shí)，在緊鄰焊縫的母材狹小區(qū)域內(nèi)，就出現(xiàn)TiC大量溶解。在隨后冷卻或多次焊接等，使之重新經(jīng)受敏化加熱（最敏感的溫度為600?750℃）,富銘碳化物（M23c）沿晶界析出。在某些介質(zhì)條件下，如65%沸騰硝酸，具有一定氧化性的尿素等溶液中，沿上述十分窄的敏化區(qū)發(fā)生晶間腐蝕。這種焊縫與母材熔合線（緊貼焊縫的被焊母材一側(cè)）處因腐蝕造成的溝槽，被稱為刀口腐蝕。這是穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼本質(zhì)上所決定，難以克服的固有缺點(diǎn)。它同非穩(wěn)定化（或稱第一代）的奧氏體不銹鋼焊接熱影響區(qū)敏化溫度范圍（距離焊縫稍遠(yuǎn)且較寬）發(fā)生的晶間腐蝕（被稱為熱影響區(qū)腐蝕）有區(qū)別，而且更危險(xiǎn)。無論刀口腐蝕或熱影響區(qū)的腐蝕，采用超低碳（也稱為第三代）奧氏體不銹鋼均可避免。5.超低碳奧氏體不銹鋼奧氏體不銹鋼采用降低碳含量的方法，能克服敏化態(tài)晶間腐蝕敏感性等缺點(diǎn)，早已為人們所知。1932年在法國已經(jīng)出現(xiàn)含W0.02%C的超低碳18-8不銹鋼，但大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)，則是在40至50年代氧氣煉鋼技術(shù)的應(yīng)用之后才實(shí)現(xiàn)。直至50年代末，世界上也只有少數(shù)特殊鋼廠能用電（?。t生產(chǎn)超低碳不銹鋼。1960年前后，美國和蘇聯(lián)分別將超低碳（美國W0.03%C,蘇聯(lián)W0.04%C）不銹鋼納入國家標(biāo)準(zhǔn)。我國于1964年至1965年開始用電（弧）爐工業(yè)生產(chǎn)超低碳（W0.03%C）奧氏體不銹鋼。但因電爐冶煉超低碳不銹鋼的難度大、成本高等原因，仍受很大限制。60年代末爐外精煉技術(shù)的發(fā)展，如1968年美國AOD法精煉爐的首次投產(chǎn)，為70年代超低碳不銹鋼的大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛應(yīng)用開辟了嶄新的道路。我國在80年代，由于爐外精煉設(shè)備的普及，超低碳不銹鋼已進(jìn)入了大量推廣應(yīng)用的新時(shí)期。從而為采用低碳和超低碳不銹鋼取代已過時(shí)的1Cr18Ni9Ti等含鈦不銹鋼奠定了物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)。眾所周知，降低碳含量至碳在敏化溫度范圍（480℃?850℃）奧氏體中的固溶極限以下，便可消除敏化態(tài)晶間腐蝕的傾向。但是，碳的固溶度及碳化物析出動力學(xué)，受鋼種化學(xué)成分及加熱過程等多方面因素影響。實(shí)用上確定允許最高碳含量更為重要。如隨著鎳、硅等元素含量的增加，降低了碳的固溶度，促進(jìn)了碳化物析出。故需要將碳含量控制在更低范圍內(nèi)。奧氏體不銹鋼中銘和鎳的含量配比對不產(chǎn)生晶間腐蝕的臨界碳含量的影響示于圖9-5-1上。Ni.:c圖9-5-1奧氏體不銹鋼中銘、鎳含量與臨界碳含量的關(guān)系（晶間腐蝕傾向檢驗(yàn)方法：650℃1hCuSOjH2sO4標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)）避免出現(xiàn)晶間腐蝕的臨界碳含量不是絕對的，而是相對于具體鋼種成分、介質(zhì)條件、敏化溫度和加熱時(shí)間等因素。通過實(shí)驗(yàn)可以測定具體鋼種的溫度、時(shí)間和敏化（晶間腐蝕）關(guān)系曲線，即所謂TTS曲線是十分有用的如圖9-5-2所示?？梢愿鶕?jù)實(shí)際需要，合理選擇與控制碳含量的級別和加工、焊接等工藝過程。例如，對18-8（非穩(wěn)定化）不銹鋼嚴(yán)格來說，一般碳含量W0.015%時(shí)才能消除晶間腐蝕敏感性。但對只經(jīng)受短時(shí)間焊接受熱的鋼材而言，選用標(biāo)準(zhǔn)超低碳含量（W0.03%）,焊后也不進(jìn)行熱處理，基本上可以避免第一、二代不銹鋼焊后出現(xiàn)的熱影響區(qū)和刀口腐蝕等缺點(diǎn)。實(shí)際上，對于不苛刻的受熱和腐蝕條件，采用低碳型（但應(yīng)控制碳小于0.05%以下）的鋼并非不可；對于苛刻條件或要求更高的情況，最好將碳含量控制在W0.02%以下?？傊瑢τ诋a(chǎn)生晶間腐蝕的強(qiáng)腐蝕環(huán)境中使用，一般應(yīng)選用超低碳奧氏體不銹鋼。最有代表性和通用性的鋼種，就是我國GB00Cr19Ni11和00Cr17Ni14Mo2（相當(dāng)美國AISI304L和316L）。也是第三代不銹鋼的典型代表。時(shí)間，：】iin.圖9-5-2不同碳含量的五種Cr18Ni9鋼的TTS（時(shí)間-溫度-敏化）圖6非敏化態(tài)晶間腐蝕奧氏體不銹鋼在固溶熱處理后（即固溶態(tài)或稱為非敏化態(tài)），晶粒間界并不存在富銘碳化物等任何其它相的情況下，在某些特定介質(zhì)條件中，也會發(fā)生晶間腐蝕。它與經(jīng)熱敏化后產(chǎn)生的所謂敏化態(tài)晶間腐蝕存在本質(zhì)的區(qū)別，不應(yīng)混淆。因?yàn)樗l(fā)現(xiàn)較晚，并不如敏化態(tài)晶間腐蝕那樣普遍。因此通常論及的晶間腐蝕，如未加說明，一般均指敏化態(tài)晶間腐蝕而言。非敏化態(tài)晶間腐蝕主要發(fā)生在一些強(qiáng)氧化性介質(zhì)中。最早于1949年在研究65%沸騰硝酸試驗(yàn)方法時(shí)被發(fā)現(xiàn)，并查明是因不銹鋼腐蝕產(chǎn)物Cr+6離子的累計(jì)和加速腐蝕所造成（但當(dāng)時(shí)的解釋也僅限于此）。隨著60年代原子能，尤其是后處理工業(yè)的發(fā)展，才重新引起重視。其試驗(yàn)方法一般采用沸騰硝酸-重銘酸鹽溶液

（尚未標(biāo)準(zhǔn)化）。最早是模擬高溫水中含有少量Cr+6離子引起應(yīng)力促進(jìn)腐蝕破裂的試驗(yàn)環(huán)境而提出，隨后用于研究存在Cr+6等氧化性離子的硝酸介質(zhì)中。奧斯特和阿米歐等的研究確認(rèn)，造成非敏化態(tài)不銹鋼晶間腐蝕敏感性的原因，是由于鋼中磷、硅等（即使很少量）在晶粒邊界的偏聚。不少實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證實(shí)這種有害雜質(zhì)的富集。這種解釋，或稱為溶質(zhì)離析學(xué)說也在某種程度上得到人們認(rèn)可。硅、磷元素對非敏化態(tài)晶間腐蝕的影響規(guī)律見圖9-6-1和9-6-2。克服途徑是采取高純型和高硅型兩類奧氏體不銹鋼來解決。ME4.一海國M圖9-6-1磷含量對非敏化態(tài)晶間腐蝕的影響圖ME4.一海國M圖9-6-1磷含量對非敏化態(tài)晶間腐蝕的影響圖9-6-2硅含量對非敏化態(tài)晶間腐蝕的影響上，-三產(chǎn):三一到青搦小X嗒我國于60年代末開始這方面研究。70年代對硅含量（＜0.1?6%Si）和介質(zhì)因素的影響，進(jìn)行了全面系統(tǒng)的研究。已經(jīng)證實(shí)，即使是在某些氧化性不太強(qiáng)的介質(zhì)條件下，如核工業(yè)中含有氧化性離子的中等濃度沸騰硝酸溶液，鋼的腐蝕電位有時(shí)并非處于過鈍化區(qū)時(shí)，也會發(fā)生非敏化態(tài)晶間腐蝕。80年代初發(fā)現(xiàn)在通氧高溫尿素甲銨溶液中也存在非敏化態(tài)晶間腐蝕，并開展了許多研究工作。7高純奧氏體不銹鋼不銹鋼的發(fā)展歷史一再證明，微量的有害元素的存在或有益元素的添加，往往對耐腐蝕等性能帶來很大影響。例如，降低奧氏體不銹鋼中的磷的含量至一定水平，可以取得顯著提高其抗非敏化態(tài)和敏化態(tài)晶間腐蝕、抗應(yīng)力腐蝕和點(diǎn)腐蝕的良好效果。即使在原有鋼種標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)成分的范圍內(nèi)，根據(jù)不同用途和目的需要，如降低或從嚴(yán)控制某些雜質(zhì)元素的含量，其耐腐蝕等性能可獲得成倍、甚至數(shù)十倍的改善。自60年代、尤其是70年代以來，不銹鋼的一個(gè)主要發(fā)展方向，是采用高純化（降低有害雜質(zhì)元素）和微合金化（添加少量有益元素）的方法，改善各種性能，達(dá)到所謂最佳化的效果。這是新一代不銹鋼的重要特點(diǎn)。例如，70年代發(fā)展了硝酸級Cr-Ni奧氏體不銹鋼和尿素級Cr-Ni-Mo奧氏體不銹鋼等。但由于受爐外精煉工藝技術(shù)水平和價(jià)格因素的制約，如碳、磷、硅等含量只能作適當(dāng)降低。嚴(yán)格講，像硝酸級和尿素級類鋼仍屬于第三代、即超低碳不銹鋼的改良型，還達(dá)不到真正高純級水平。一般其有害雜質(zhì)含量大體為：W0.02%C、W0.02%P、＜0.40%Si（隨具體鋼種有所出入）。這種改良型比普通超低碳鋼，不僅非敏化態(tài)，而且敏化態(tài)晶間腐蝕性能均有了較大改善（磷、硅對敏化態(tài)晶間腐蝕也有顯著影響）。高純奧氏體不銹鋼的實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)始于60年代初。一般其有害雜質(zhì)元素上限為：＜0.01%C、＜0.01%P、＜0.10%Si等。它可基本消除敏化態(tài)、大大改善抗非敏化態(tài)晶間腐蝕的能力，并具有良好的抗應(yīng)力腐蝕性能。我國于70年代中期以后，逐漸發(fā)展了超低碳改良型和高純度的硝酸級和尿素級奧氏體不銹鋼，如高純18-8（000Cr19Ni15,簡稱C18）鋼等，可稱第四代。據(jù)腐蝕調(diào)查，大型尿素汽提管，采用尿素級00Cr25Ni22Mo2N鋼，凡其磷、硅含量控制在高純范圍內(nèi)者，比接近其標(biāo)準(zhǔn)成分上限者，耐蝕性約提高1倍?？梢姡呒兓拿舾行院蛢?yōu)越性。止匕外，還發(fā)展了一類專門針對抗應(yīng)力腐蝕的高純奧氏體不銹鋼。主要控制有害元素為磷、氮等（各種雜質(zhì)總量限制在極低水平）。據(jù)報(bào)道，性能頗佳。8高硅奧氏體不銹鋼硅是主要的耐蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵，耐蝕性雖好，因太脆影響其應(yīng)用。我國60年代以來曾發(fā)展過一些無銀Cr-Si系不銹鋼，共同缺點(diǎn)仍是脆性。但高硅（通常含2?4%Si）奧氏體不銹鋼卻具有優(yōu)良的綜合性能，有些（超低碳鋼）甚至不亞于18-8鋼的力學(xué)性能。早期的奧氏體高硅不銹鋼，如25-20型、18-8型（AISI302B）等一般含2%左右的硅。主要目的是增加高溫抗氧化性能。基本上屬于不銹耐熱（抗氧化）鋼范疇。自60年代以來，直接合成濃硝酸（98%HNO3）工業(yè)的普及發(fā)展和18-8型奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕問題的日益突出，高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發(fā)展。所謂高硅型，一般指硅含量大于2%,最高約6%左右。因低于2%Si,對抗高溫氧化性和抗應(yīng)力腐蝕作用不大；只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態(tài)晶間腐蝕（如在濃硝酸中）。但過高的硅含量，則加工性能惡化，促進(jìn)硅化物形成和使敏化態(tài)晶間腐蝕等不良影響加劇。硅含量對Cr-Ni奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的作用比較復(fù)雜。如在強(qiáng)氧化介質(zhì)和其它成分控制合理的條件下，若＜0.10%Si時(shí)，可基本消除敏化態(tài)、顯著改善非敏化態(tài)晶間腐蝕。普通不銹鋼的一般硅含量多在0.7?1.0%的范圍內(nèi)，正是非敏化態(tài)晶間腐蝕最嚴(yán)重的敏感區(qū)（參見圖1-2-6）。對于強(qiáng)氧化性介質(zhì)，如98%濃硝酸，幾乎所有的不銹鋼均由于介質(zhì)過強(qiáng)的氧化能力和鋼的過鈍化現(xiàn)象而不耐腐蝕，即使非敏化態(tài)（固溶態(tài)）的高純不銹鋼也無法避免晶間腐蝕。唯有硅含量高于2%的高硅奧氏體不銹鋼，才能完全消除非敏化態(tài)晶間腐蝕。但是，隨著硅含量的提高（如通常的4%Si時(shí)），降低了碳在奧氏體中的固溶度，即使采取超低碳也難以避免“敏化態(tài)晶間腐蝕”。這里所講的并不是由于貧銘區(qū)引起的晶間腐蝕，而是敏化處理后因析出碳化物等造成的選擇性晶間腐蝕。在98%濃硝酸中，主要鈍化元素是硅而非銘，貧銘理論已不適用。高硅奧氏體不銹鋼中，因添加穩(wěn)定化元素形成G相、TiC（NbC）、6鐵素體和O相時(shí)也會發(fā)生選擇性腐蝕。在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中發(fā)生的這種晶間腐蝕（其機(jī)理仍可進(jìn)一步探討），嚴(yán)重阻礙了高硅奧氏體不銹鋼的推廣應(yīng)用。圖9-8-1是用控制電位法測得的，具有活化-鈍化行為的金屬的陽極極化曲線的示意圖。它揭示了可鈍化金屬的陽極行為具有的某種共同特征，即共同的特性點(diǎn)和特性區(qū)。圖中的陽極極化曲線被四個(gè)特征電位值即(1)金屬的開路電位E。，⑵初始鈍化電位Epp，或稱致鈍電位，(3)初始穩(wěn)態(tài)鈍化電位”或稱金屬由鈍態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨瘧B(tài)的弗萊德(Flade)電位EF以及(4)過鈍化電位E,相應(yīng)地分成四個(gè)區(qū)域：穩(wěn)定鈍化區(qū)Jp ，pp圖9-8-1可鈍化金屬的典型陽極極化曲線示意圖AB段(從E。?EJ為金屬電極的活性溶解區(qū)，當(dāng)E=Epp時(shí)，金屬的陽極溶解電流密度達(dá)到最大值Jpp稱為致鈍電流密度，也稱臨界電流密度二個(gè)BC段(從％?Ep)是活化-鈍化過渡區(qū)。當(dāng)電位達(dá)到Epp時(shí)，由于金屬表面上有膜或某種保護(hù)性阻擋層的生成，金屬開始由活性態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殁g態(tài)，陽極電流密度急劇下降。此時(shí)，金屬表面處于不穩(wěn)定狀態(tài)，從％?Ep電位區(qū)間，有時(shí)電流密度出現(xiàn)劇烈振蕩，其真正原因目前尚不十分清楚。CD段(從Ep?EJ稱為穩(wěn)定鈍化區(qū)。此時(shí)，金屬表面處于鈍化狀態(tài)。金屬的陽極溶解電流密度Jp很低，在〃A-cm-2級，并且基本不隨電位而變化，稱為維鈍電流密度，其陽極溶解產(chǎn)物也和陽極活性溶解時(shí)的產(chǎn)物不同。DE段為金屬的過鈍化區(qū)，從電位Etp開始，陽極電流密度再次隨電位的升高而增加。通常是由于形成了高溶性的高價(jià)金屬離子，如不銹鋼在此區(qū)段因有高價(jià)銘離子形成，引起鈍化膜的破壞，使金屬又發(fā)生腐蝕。或者發(fā)生放氧反應(yīng)?？梢?，通過控制電位法測得的陽極極化曲線可顯示出金屬是否具有鈍化行為以及鈍化性能的好壞?？蓽y定各鈍化特征參數(shù)如Epp、Jpp、Jp、Etp及穩(wěn)定鈍化電位范圍等。同時(shí)還可用以評定不同金屬材料的鈍化性能及不同合金元素或介質(zhì)成分對鈍化行為的影響等。我國于60年代末，開始發(fā)展耐濃硝酸腐蝕用高硅奧氏體不銹鋼。通過查明其產(chǎn)生敏化態(tài)晶間腐蝕的原因，采取嚴(yán)格控制碳、磷等（甚至達(dá)高純級），適當(dāng)降低鉻或添加鈮（在高硅鋼中同鈦的作用機(jī)理不同）等綜合改善途徑，使之獲得了較好的解決。采用機(jī)械熱處理（形變熱處理：將壓力加工與熱處理相結(jié)合的金屬熱處理工藝；利用形變熱處理，可以有效地綜合利用形變強(qiáng)化和相變強(qiáng)化效果，達(dá)到工件成形和改善組織、提高機(jī)械性能的雙重目的；形變熱處理工藝分類有多種，主要有低溫形變熱處理、高溫形變熱處理、變塑鋼形變熱處理和預(yù)先形變熱處理等）（改善添加鈮的高硅鋼中G相的分布）和微合金化方法，改善其熱加工等性能，使這種鋼獲得了推廣應(yīng)用。因含有4%硅，均具有優(yōu)良的抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能。同時(shí)，我國于70年代初，還開始發(fā)展專門針對耐應(yīng)力腐蝕的高硅（2%Si）奧氏體不銹鋼和高銀（＞20%Ni）奧氏體不銹鋼。總之，高硅奧氏體不銹（耐酸）鋼近20多年來發(fā)展迅速，并日益獲得推廣應(yīng)用。其銘含量較寬，在8?25%,鎳為14?25%之間。高的硅含量提高在98%濃硝酸中耐全面腐蝕性能（在稀硝酸中正相反）和抗氯化物應(yīng)力腐蝕以及點(diǎn)腐蝕性能。硅含量過高也不利，我國多為4%Si,應(yīng)用最廣的為00Cr14Ni14Si4（簡稱C4）鋼。9高鉬奧氏體不銹鋼鉬是不銹鋼中常用的主要耐蝕合金元素之一。它促進(jìn)不銹鋼的鈍化和耐腐蝕性能的提高，尤其是在對銘的鈍化作用不足的還原性介質(zhì)和存在有氯離子的介質(zhì)中。鋁是提高不銹鋼抗點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕最重要的元素。與硅一樣，鑰屬鐵素體形成元素，促進(jìn)a相的形成。故在增加鋁含量的同時(shí)，應(yīng)相應(yīng)提高鎳含量。奧氏體不銹鋼，大體可以分為兩個(gè)最主要體系，即Cr-Ni和Cr-Ni-Mo系?；句摲N為18-8和18-8Mo型。大量生產(chǎn)和通用鋼種的鉬含量一般都不高，約為2?3%Mo。為了區(qū)別，可人為地將大于3%Mo的鋼稱為高鉬型不銹鋼。增加鉬含量，雖在一定范圍和介質(zhì)條件下提高了耐蝕性能，卻同時(shí)也增高了熱強(qiáng)度（高溫機(jī)械強(qiáng)度）和降低了熱塑性，促進(jìn)了a相和（或）x相脆性傾向，帶來加工性能的惡化。因此高鉬型鋼的鉬含量一般不大于6%。高鉬奧氏體不銹鋼最早于1933年在法國開始研制（20-25Mo型）。50年代逐漸推廣。我國于60年代主要針對硫酸等介質(zhì)開始發(fā)展高鉬奧氏體不銹鋼。70年代以來，多為超低碳型。主要用于硫酸、磷酸和醋酸等有機(jī)酸以及海水等介質(zhì)環(huán)境。除經(jīng)典的20-25Mo型外，還有18-18Mo型等。一般含鉬量為4?5%,最高達(dá)7%。采用控制有害雜質(zhì)元素和復(fù)合添加微合金化的方法，使其耐蝕等性能在原有基礎(chǔ)上得到了進(jìn)一步改善和提高。鉬對不銹鋼耐蝕性能的有利作用，早在1911年就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)。以銘為主要鈍化元素的不銹鋼，其優(yōu)良的耐蝕性來自鈍化膜的形成。在不含鹵素離子的氧化性介質(zhì)（典型代表為硝酸）中，鉻很容易形成致密的氧化物保護(hù)膜。但是，在還原性介質(zhì)和含有氯離子的介質(zhì)中，耐蝕性顯然不足，甚至發(fā)生嚴(yán)重腐蝕。在鋼中添加鉬有明顯效果，對全面（均勻）腐蝕來說，如在硫酸中，18-8奧氏體不銹鋼中只加入少量鉬，便可減輕腐蝕。鉬的作用是促進(jìn)因銘引起的鈍化，而加入銅的作用則是加強(qiáng)鉬對Cr-Ni-Mo不銹鋼的鈍化。已經(jīng)公認(rèn)，在還原性介質(zhì)和含有氯離子的水溶液介質(zhì)中，在含有足夠的鉻和一定的鉬含量時(shí)，可以顯著提高不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕的性能。氮也起很好的作用。鉬對應(yīng)力腐蝕的影響比較復(fù)雜。如在高濃氯化物中，微量的鉬含量有害，但高鉬（4%以上）反而有益。如00Cr20Ni25Mo4.5Cu高鉬奧氏體不銹鋼，具有良好的抗氯化物應(yīng)力腐蝕性能。10錯(cuò)錳奧氏體不銹鋼鎮(zhèn)是形成和穩(wěn)定奧氏體的主要元素，但屬于較為稀缺和昂貴的金屬。為此發(fā)展了以鎰、氮代鎳的不銹鋼。早在20年代末已開始了Fe-Cr-Mn系不銹鋼的研究。30年代銘鎰奧氏體不銹鋼已經(jīng)出現(xiàn)，40年代開始小量生產(chǎn)。50年代一些國家（包括我國在內(nèi)）開展了大量研究工作，美國的Cr-Mn-Ni-N系奧氏體不銹鋼于1955年列入標(biāo)準(zhǔn)（AISI201,202）并推廣應(yīng)用。我國于195