綠色不銹鋼的開發(fā)

大量添加Cr和Mo等稀有金屬可以提高不銹鋼的耐蝕性。對(duì)于安全性和可靠性要求很高的不銹鋼來說，這種不銹鋼是不可缺或的。另一方面，為實(shí)現(xiàn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，節(jié)約資源的合金設(shè)計(jì)和降低環(huán)境負(fù)荷的不銹鋼制造工藝是必不可少的。作為新一代理想的不銹鋼之一，就是既要要把不銹鋼的Cr含量降至最低，又要把不銹鋼的耐蝕性提高極致，日本將這種不銹鋼取名為“綠色不銹鋼”。為實(shí)現(xiàn)這一理想，需要研究一種不依賴高純度化和高合金化，卻具有高耐蝕性的不銹鋼生產(chǎn)工藝新原理。這就要求要在有關(guān)鈍態(tài)和局部腐蝕發(fā)生機(jī)理的研究中發(fā)現(xiàn)新的線索。

日本通過對(duì)孔蝕電位與PRE的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，高純度化和高合金化能有效改善不銹鋼的局部腐蝕。在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，超高純度化（超低S化）和無MnS化需要大量的能源和時(shí)間，因此是不現(xiàn)實(shí)的。以前主要是通過高合金化來改善耐蝕性。但是，根據(jù)孔蝕發(fā)生機(jī)理可知，除了高純度化和高合金化以外，采用以下方法可以提高耐蝕性。

（1）控制硫化物的成分：如果硫化物沒有產(chǎn)生陽極溶解，它就不會(huì)成為孔蝕發(fā)生的起因。根據(jù)對(duì)不銹鋼中各種夾雜物的電化學(xué)行為進(jìn)行了系統(tǒng)研究的結(jié)果可知，CrS、TiS和Ti4C2S2在鈍態(tài)區(qū)域沒有發(fā)生陽極溶解，不會(huì)成為孔蝕發(fā)生起點(diǎn)。以前，為使不銹鋼具有易切削性，使用了PbS和MnS，但由于這些元素會(huì)變?yōu)門i4C2S2，因此開發(fā)了具有易切削性和耐蝕性的不銹鋼。除此之外，如果用O替代MnS中的S，就不容易發(fā)生陽極溶解。因此，控制夾雜物的成分成為了抑制孔蝕發(fā)生的非常有效的手段。

（2）提高鋼基體的耐蝕性：一般認(rèn)為以往的利用高合金化來提高耐蝕性是由于有效抑制MnS/鋼界面的脫鈍態(tài)和溝狀溶解所致。最近，根據(jù)低溫等離子滲碳處理可知，如果在表面形成了過飽和碳固溶的滲碳層，就可抑制鋼的溝狀溶解，避免孔蝕的發(fā)生。在碳固溶層中可以看到含有S元素的酸性氯化物溶液中的活性溶解得到了大幅度抑制。由此可知，采用高合金化以外的方法也能夠提高M(jìn)nS/鋼界面的耐蝕性。

（3）去除表面的硫化物：采用化學(xué)或電化學(xué)處理方法去除裸露在鋼表面的MnS可以提高不銹鋼的耐蝕性。根據(jù)在弱酸性的Na2SO4中，采用靜電極化去除MnS的Type316L鋼在0.5kmol·m-3NaCl中的陽極極化曲線可知，在弱酸性的Na2SO4中，采用靜電極化去除MnS的Type316L鋼在0.5kmol·m-3NaCl中的陽極極化曲線與HNO3鈍態(tài)化處理過的試料和高純度Type316L鋼一樣，再鈍態(tài)化性蝕坑的發(fā)生得到了抑制，孔蝕電位會(huì)大幅度上升。以前認(rèn)為經(jīng)過化學(xué)鈍態(tài)處理，如HNO3處理后，可有效提高耐蝕性，是因?yàn)樾纬闪薈r富集的鈍態(tài)保護(hù)膜所致，但只要與孔蝕的發(fā)生有關(guān)，可以認(rèn)為MnS的溶解去除對(duì)Cr富集的鈍態(tài)保護(hù)膜的形成有很大的作用。