Izjemna korozijska odpornost iz nerjavečega jekla izhaja iz sinergističnih učinkov njene edinstvene kemijske sestave, mikrostrukture in pasivnega filma, ki se oblikuje na njegovi površini . spodaj je večdimenzionalna analiza osnovnih znanstvenih načel .
I . sestava zlitin: Postavite temelje za korozijsko odpornost
Kromij (CR): "arhitekt" pasivnega filma
Kritična vsebina: Ko vsebnost kroma v nerjavnem jeklu presega 10 . 5%, sproži "pasivacijski pojav".
Mehanizem: Chromium has a strong affinity for oxygen. In air, it rapidly reacts with oxygen to form an extremely thin (nanometer-scale) yet dense oxide film primarily composed of Cr₂O₃. This passive film acts as a robust armor, effectively blocking corrosive media (e.g., oxygen, voda) od stika s kovinskim substratom .
Sposobnost samozdravljenja: Tudi če je pasivni film poškodovan (E . g ., z mehansko obrabo), lahko krom hitro obnovi nov oksidni film v prisotnosti kisika in doseže "samozdravljenje ."
Nikelj (NI): "optimizator" kristalne strukture
Stabilizacijo avstenitne strukture: Nickel razširi avstenitno fazno območje, kar spodbuja tvorbo ene same avstenitne strukture (e . g ., 304 nerjavečega jekla) . Ta homogena struktura zmanjšuje potencialne razlike med fazami, kar mimiminirajo, kar mimiminira potencialno korozij
Izboljšanje celovitih lastnosti: Nikelj izboljšuje žilavost in kislinsko odpornost iz nerjavečega jekla, zlasti pri ne oksidirajočih kislinah (E . g ., razredčeno žveplovo kislino) .
Molybden (MO): "Guardian" proti lokalizirani koroziji
Povečanje odpornosti na pitting: V okoljih, ki vsebujejo klorid (e . g ., morska voda, soli raztopine), je nerjavno jeklo nagnjeno k koroziji . molibdenum stabilira pasivni film v CL⁻ Okoljih {{5} na primer, kar je primerno, na primer, 316 STAINSS, ki je na primer, 316 STAINSS, s primerom, kot je primerno, 316 STAILNEG nerjavno jeklo .
Krepitev korozijske odpornosti: MO zavira kopičenje korozivnih medijev v razpokah (e . g ., prirobnici), kar učinkovito preprečuje korozijo vrzeli .
Vloge drugih elementov
Titanium (Ti) in Niobium (NB): Ti elementi prednostno vežejo z ogljikom, da tvorijo stabilne karbide (e . g ., tic), ki preprečujejo, da bi ogljik reagiral s kromom, da tvori cr₂₃c₆ ., zato se izognemo izčrpavanju kroma na meje zrn in mitigira intergranularne korozicije in mitigeta (E . g ., 321 nerjavno jeklo) .
Dušik (n): Nitrogen lahko delno nadomesti niklja, da stabilizira avstenitno strukturo, hkrati pa povečuje trdnost in korozijsko upornost (E . g ., v dupleksih nerjavečih jekel) .
Ii . mikrostruktura: ključni faktor, ki vpliva na korozijske poti
Korozijska odpornost iz nerjavečega jekla je tesno vezana na njegovo mikrostrukturo, pri čemer različne strukture kažejo različno občutljivost na korozijo:
Austenitna nerjavna jekla (E . g ., 304, 316)
Enofazna prednost: Njihova homogena avstenitna struktura nima pomembnih potencialnih razlik, zaradi česar so manj dovzetni za elektrokemično korozijo .
Značilnosti obdelave: Ta jekla ponujajo dobro plastičnost in variabilnost ., vendar lahko segrevanje v temperaturnem območju senzibilizacije (450–850 stopinj) obori cr₂₃c₆, kar vodi do medgranularne korozije . to je mogoče omiliti z dodajanjem ti/nb ali izvajanja rešitve.
Ferritna nerjavna jekla (E . g ., 430)
Visoka vsebnost kroma: Običajno vsebujejo 11–17% kroma, imajo dobro korozijsko in oksidacijsko upornost, vendar nižjo plastičnost .
Korozijsko vedenje: Vmesniki feritno-karbida v njihovi mikrostrukturi lahko v močno korozivnem mediju podvržejo selektivni koroziji .
Martenzitatična nerjavna jekla (E . g ., 410)
Visoka vsebnost ogljika: Ugajanje tvori martenzitno strukturo, ki ponuja visoko moč, vendar slabo korozijsko upornost . V glavnem se uporabljajo v aplikacijah, ki prednostno določijo mehanske lastnosti nad korozijskim uporom (E . g ., jedilni rob) .
Duplex nerjaveče jekla (E . g ., 2205)
Dvofazna sinergija: Sestavljeni iz približno 50% avstenita in 50% ferita, imajo vrhunsko odpornost proti pittingu in stresnem koroziji (SCC) v primerjavi z enofaznimi jekla, skupaj z večjo trdnostjo .
Iii . pasivni film: jedrna ovira proti koroziji
Lastnosti pasivnega filma
Ultra tanka in gosta: Film je z debelino samo 1–3 nm sestavljen iz cr₂o₃ in manjšega FeO/nio, ki učinkovito blokira difuzijo ionov .
Polprevodniško vedenje: CR₂O₃ deluje kot polprevodnik tipa N z nizko gostoto napak, zavira migracijo elektronov in zmanjšuje korozijski tok .
Oblikovanje pogojev pasivnega filma
Zahteva kisika: Pasivacija zahteva okolje, bogato s kisikom, . korozijsko upornost zmanjšuje pogoje, ki so pridobljeni s kisikom (E . g ., zapečatene zabojnike z raztopinami) .
pH vpliv: Pasivni film je stabilen v nevtralnih ali šibko kislih okoljih . v močno kislem (e . g ., klorovodikovo kislino) ali alkalnimi pogoji, lahko film raztopi, nujno se zlitine (e) do ence (e) do ence upor .
IV . zatiranje elektrokemične korozije: blokiranje korozije pri viru
Dvig potenciala elektrode
Chromium poveča elektrodni potencial železa iz približno -0.5 v (vs . standardna vodikova elektroda) na +0.2 V
Zmanjšanje tvorbe mikrocelic
Homogene strukture (e . g ., enojna avstenit ali ferit) zmanjšujejo potencialne razlike med fazami . zlitino in raztopino, ki homogenizira sestavo, znižuje razlike v kemični aktivnosti med mejo zrn in zrn mikrocellovo korozijo {3}
Učinek katodne zaščite
Ko se nerjaveče jeklo stika z drugimi kovinami, deluje kot katoda (zaščitena), če je njegov potencial elektrode višji ., na primer, če je seznanjen z aluminijem, aluminijaste korodi
V . Skupne vrste korozije in protiukrepi
| Vrsta korozije | Mehanizem | Protiukrepi iz nerjavečega jekla |
|---|---|---|
| Enotna korozija | Korozija se enakomerno pojavi po površini | Opira na pasivni film, pridobljen s CR, da blokira korozivne medije |
| Korozija | Kloridni ioni poškodujejo pasivni film in tvorijo lokalizirane korozijske jame | Dodaj MO (E . g ., 316 nerjavečega jekla), da stabilizira pasivni film v Cl⁻ |
| Intergranularna korozija | Cr₂₃c₆ obori pri mejah zrn, kar povzroča izčrpavanje kroma | Dodajte ti/NB za stabilizacijo ogljika ali uporabite žarjenje z visoko temperaturo |
| Stres korozijsko pokanje (SCC) | Natezni stres in jedki mediji sprožijo pokanje | Uporabite dupleks nerjaveče jekla (E . g ., 2205), da zmanjšate koncentracijo napetosti ali nižjo vsebino NI (E . g ., feritna jekla) |
| Korozija vrzeli | Korozivni mediji se nabirajo v razpokah (E . g ., sklepi) | Izogibajte se modelom vrzeli ali uporabite nerjaveče jekla, ki vsebujejo MO, za izboljšano odpornost |
VI . Vpliv proizvodnih procesov in storitev
Postopki toplotne obdelave
ŽELINJE REŠITVE: Ogrevanje na visoke temperature (E . g ., 1050–1100 stopinj) raztopi karbide, čemur sledi hitro hlajenje, da dosežemo homogeno enofazno strukturo in preprečimo medgranilno korozijo .
Stabilizacijsko zdravljenje: Za jekla, ki vsebuje ti/NB (E . g ., 321)
Površinsko obdelavo
Poliranje ali pasivacija zmanjšuje površinske napake in nečistoče . na primer, kisenje odstrani železne čipe iz obdelave, da se izognete "mikrocelični" tvorbi .
Okoljski dejavniki
Vrsta medija: 304 stainless steel performs well in nitric acid (oxidizing acid) but requires Mo (e.g., 316) in hydrochloric acid (non-oxidizing acid). Seawater environments demand high Cr/Mo steels (e.g., super austenitic nerjavno jeklo 904L) .
Temperatura in koncentracija: Višje temperature na splošno pospešijo korozijo . na primer, 316 nerjavečega jekla je lahko nezadostno v visokotemperaturni razredčeni žveplovi kislini, ki zahtevajo zlitine z višjimi stopnja
Zaključek: večdimenzionalni sinergistični sistem odpornosti na korozijo
Korozijska odpornost iz nerjavečega jekla izhaja iz prepletanja zlitin (deleži CR, NI, MO itd. Homogenizacija . V praksi izberete ustrezno vrsto nerjavečega jekla, ki temelji na korozijskem okolju (E . g ., mediji, temperatura, stres) in kombinirajoči nadzor procesov (E ., ki so bili pomembni za maksimiranje korzije {{8}, post-Weld Rešitev) Z napredkom v tehnologiji materialov se nova nerjavna jekla (E . g ., visoke dušične jekla, zlitine, odporne proti koroziji) širijo aplikacije v ekstremnih okoljih .