鎳、鎳基和鐵鎳基耐蝕合金在作為結構材料應用時(shí)最主要的性能是這類(lèi)材料的耐蝕性,同時(shí)也必須具備滿(mǎn)足材料的可生產(chǎn)性和后續設備或部件加工制作所需的工藝性能。由于這類(lèi)材料的高鎳含量,因此較以鐵為基的奧氏體不銹鋼具有下列優(yōu)勢:


 1.  鎳在熔點(diǎn)以下的整個(gè)溫度范圍內均為面心立方的晶體結構(fee),以它為基體所形成的合金將具有良好的塑韌性。此外,鎳較鐵更具化學(xué)穩定性,尤其是在還原性的腐蝕環(huán)境中,鎳較鐵具有更優(yōu)異的耐蝕性,因此高鎳合金較以鐵為基的不銹鋼具有更優(yōu)良的耐還原性腐蝕介質(zhì)的能力。


 2.  鎳可以容納更多有益于材料耐蝕性的合金元素,如鉻、鉬等。這是這類(lèi)材料得以發(fā)展的關(guān)鍵因素。至今為止,鎳鉻合金中的鉻可達50%; 鎳鉬合金中的鉬已達33% ; Ni-(14 ~24)Cr-Mo合金中的鉬可達24%。鉻、鉬在高鎳合金中高溶解度,給予合金的研究開(kāi)發(fā)者以更大的合金化的調整空間,可針對不同的腐蝕環(huán)境和對耐蝕性的要求提供更加經(jīng)濟適用的合金。



 3.  在含大量鉻、鉬、鎢等合金元素的情況下,這類(lèi)合金仍可保持奧氏體結構,因此仍具有奧氏體合金易成形加工,易焊接等優(yōu)點(diǎn),這是此類(lèi)合金廣受青 睞的主要原因。在以鐵為基的奧氏體不銹鋼中,由于鉻、鉬等賦予合金耐蝕性的元素溶解度較低,其可加入數量達不到理想的耐蝕性要求,若過(guò)量加入這些強 烈形成鐵素體的元素,勢必將奧氏體不銹鋼變成α+γ雙相不銹鋼,嚴重者可成為單相鐵素體不銹鋼,失去了奧氏體結構的優(yōu)點(diǎn),在大多數情況下這類(lèi)過(guò)量加入鉻、鉬元素的鋼材不具備可生產(chǎn)性和后續加工制造的工藝性能,若想改變這種 狀況,必須加入鎳和減少鐵含量,這就進(jìn)入了高鎳耐蝕合金范疇。


  高鎳合金的冶金穩定性和耐蝕特性以及千變萬(wàn)化的嚴苛腐蝕環(huán)境對耐蝕結構材料的需求,極大地刺激了這類(lèi)合金的發(fā)展和應用,在鎳基合金問(wèn)世以來(lái)的一個(gè)多世紀中,已開(kāi)發(fā)了 Ni-Cu、Ni-Cr, Ni-Mo, Ni-Cr-Mo, Ni-Cr-Mo-W、Ni-Cr-Mo-Cu等鎳基耐蝕合金和鐵鎳基耐蝕合金的完整合金體系等近百種合金牌號,解決了不銹鋼不能克服的材料腐蝕問(wèn)題,其滿(mǎn)足工程所需的耐蝕能力覆蓋了目前所遇 到的絕大多數腐蝕環(huán)境。


  鎳基和鐵鎳基耐蝕合金的耐蝕性和良好的綜合性能已得到材料界和工程界的共識,然而在一些腐蝕性極其嚴苛的腐蝕環(huán)境中,這類(lèi)合金也將遭到嚴重的腐蝕破壞,其程度視合金類(lèi)型和合金化程度而有所不同。迄今為止,在試驗室和實(shí)際工程應用中已觀(guān)察到表2-1所列的腐蝕類(lèi)型。


  在眾多腐蝕類(lèi)型中,以全面腐蝕、局部腐蝕、環(huán)境致裂最為多見(jiàn),其中全面腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕和應力腐蝕是鐐基和鐵鐐基耐蝕合金最常見(jiàn)的腐蝕破壞形式,本章將重點(diǎn)予以介紹。



 a. 全面腐蝕


     在腐蝕環(huán)境中,裸露的金屬表面,借助于化季和電化學(xué)反應產(chǎn)生均勻 減薄的腐蝕,亦稱(chēng)均勻腐蝕,常以腐蝕速率(g/(m2 - h))或腐蝕速度 (mm/a)判斷合金的耐蝕性。


 b. 局部腐蝕(點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、微生物腐蝕、晶間腐蝕)


    在腐蝕環(huán)境中,在裸露的金屬表面的特殊位置或部件的特殊部位產(chǎn)生 的一種局部腐蝕破壞形式。


 c. 環(huán)境致裂(應力腐蝕、腐蝕疲勞、液體金屬致裂、氫脆)


    在相應的環(huán)境下,在材料本身的力學(xué)因素作用下產(chǎn)生的一種腐蝕破壞 形式。環(huán)境、力學(xué)因素和材料因素三者共存是產(chǎn)生這種腐蝕的前提。


 d. 磨蝕


   裸露于腐蝕介質(zhì)的金屬表面,由于腐蝕介質(zhì)和金屬表面的相對運動(dòng)而 加速了材料的損壞或腐蝕速度。這種腐蝕通常包含磨損和沖蝕。脫離于 表面的金屬作為溶解離子或腐蝕產(chǎn)物遠離金屬表面。


 e. 電偶腐蝕


   在腐蝕介質(zhì)中,兩種不同電位的金屬相互接觸組成電偶,電位較負的 材料遭到腐蝕。