硅是主要的耐蝕合金元素之一。如高硅鑄鐵,耐蝕性雖好,因太脆影響其應用。我國60年代以來曾發展過一些無鎳Cr-Si系不銹鋼,共同缺點仍是脆性。但高硅(通常含2~4%Si)奧氏體不(bu)銹鋼卻具有優良的綜合性能,有些(超低碳鋼)甚至不亞于18-8不銹鋼的力學性能。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)工業的普及發展和18-8型奧氏體不銹鋼應力腐蝕問題的日益突出,高硅奧氏體不銹鋼獲得迅速發展。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力腐蝕作用不大;只有超過2%Si,才能完全消除非敏化態晶間腐蝕(如在濃硝酸中)。但過高的硅含量,則加工性能惡化,促進硅化物形成和使敏化態晶間腐蝕等不良影響加劇。
硅(gui)含(han)量(liang)對(dui)Cr-Ni奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的(de)(de)作用比(bi)較(jiao)復雜。如在強(qiang)氧化(hua)介(jie)質和其它成分(fen)控(kong)制合(he)理(li)的(de)(de)條(tiao)件下(xia),若<0.10%Si時,可基本消除敏(min)化(hua)態(tai)、顯著改善(shan)非(fei)敏(min)化(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。普通不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)一(yi)(yi)般硅(gui)含(han)量(liang)多(duo)在0.7~1.0%的(de)(de)范(fan)圍內(nei),正是非(fei)敏(min)化(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)最嚴重(zhong)的(de)(de)敏(min)感區(參(can)見圖1-2-6)。對(dui)于強(qiang)氧化(hua)性(xing)介(jie)質,如98%濃硝(xiao)酸,幾乎所(suo)有(you)的(de)(de)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)均由(you)于介(jie)質過(guo)強(qiang)的(de)(de)氧化(hua)能力和鋼(gang)(gang)的(de)(de)過(guo)鈍化(hua)現(xian)象而(er)不(bu)(bu)耐腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),即使非(fei)敏(min)化(hua)態(tai)(固溶(rong)態(tai))的(de)(de)高(gao)(gao)純不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)也無法避(bi)免晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。唯有(you)硅(gui)含(han)量(liang)高(gao)(gao)于2%的(de)(de)高(gao)(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang),才能完(wan)全(quan)消除非(fei)敏(min)化(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。但是,隨著硅(gui)含(han)量(liang)的(de)(de)提高(gao)(gao)(如通常的(de)(de)4%Si時),降低(di)了碳(tan)在奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)固溶(rong)度,即使采取(qu)超(chao)低(di)碳(tan)也難以避(bi)免“敏(min)化(hua)態(tai)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)”。這里所(suo)講的(de)(de)并(bing)不(bu)(bu)是由(you)于貧(pin)鉻(ge)(ge)區引(yin)起的(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi),而(er)是敏(min)化(hua)處(chu)理(li)后因析出碳(tan)化(hua)物(wu)等造成的(de)(de)選(xuan)擇性(xing)晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在98%濃硝(xiao)酸中,主要鈍化(hua)元(yuan)素是硅(gui)而(er)非(fei)鉻(ge)(ge),貧(pin)鉻(ge)(ge)理(li)論已(yi)不(bu)(bu)適用。高(gao)(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)中,因添加穩定化(hua)元(yuan)素形成G相、TiC(NbC)、鐵素體(ti)和σ相時也會發(fa)生(sheng)選(xuan)擇性(xing)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。在強(qiang)氧化(hua)性(xing)介(jie)質中發(fa)生(sheng)的(de)(de)這種晶(jing)(jing)(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(其機(ji)理(li)仍可進一(yi)(yi)步探討),嚴重(zhong)阻礙了高(gao)(gao)硅(gui)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)推廣應用。

我國于60年代(dai)末,開始(shi)發(fa)(fa)展耐(nai)濃(nong)硝酸(suan)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)用高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。通過(guo)查(cha)明其(qi)(qi)產(chan)生敏化態(tai)晶間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)原因(yin),采(cai)取嚴格控制碳、磷等(甚至達高(gao)(gao)(gao)純級),適當降低鉻(ge)或(huo)添(tian)加(jia)鈮(在(zai)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼中同(tong)鈦的(de)(de)作用機理不(bu)(bu)同(tong))等綜合改(gai)(gai)善途(tu)徑,使(shi)之獲得了較好的(de)(de)解(jie)決。采(cai)用機械(xie)熱處(chu)理(改(gai)(gai)善添(tian)加(jia)鈮的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)鋼中G相的(de)(de)分布(bu))和微合金化方法(fa),改(gai)(gai)善其(qi)(qi)熱加(jia)工等性(xing)能(neng),使(shi)這種鋼獲得了推廣應(ying)用。因(yin)含有4%硅(gui)(gui),均具有優良的(de)(de)抗(kang)氯(lv)化物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(31)。同(tong)時,我國于70年代(dai)初,還開始(shi)發(fa)(fa)展專門針對耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)(2%Si)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼和高(gao)(gao)(gao)鎳(>20%Ni)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。總(zong)之,高(gao)(gao)(gao)硅(gui)(gui)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(耐(nai)酸(suan))鋼近(jin)20多(duo)年來發(fa)(fa)展迅速(su),并日益(yi)獲得推廣應(ying)用。其(qi)(qi)鉻(ge)含量較寬(kuan),在(zai)8~25%,鎳為(wei)14~25%之間(jian)。高(gao)(gao)(gao)的(de)(de)硅(gui)(gui)含量提(ti)高(gao)(gao)(gao)在(zai)98%濃(nong)硝酸(suan)中耐(nai)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)(在(zai)稀硝酸(suan)中正相反(fan))和抗(kang)氯(lv)化物應(ying)力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)以及點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)。硅(gui)(gui)含量過(guo)高(gao)(gao)(gao)也(ye)不(bu)(bu)利,我國多(duo)為(wei)4%Si,應(ying)用最廣的(de)(de)為(wei)00Cr14Ni14Si4(簡稱C4)鋼。

