耐蚀低合金钢.ppt

* * * * * * * * * * * * * * 耐蚀低合金钢 耐蚀低合金钢是低合金钢的一个重要分支。合金元素的添加主要是为了改善钢在不同腐蚀环境中的耐蚀性，一般合金元素总质量不超过5％。耐蚀低合金钢尚属发展中的钢种，较成熟的耐蚀低合金钢主要有： ①耐大气腐蚀低合金钢； ②耐海水腐蚀低合金钢； ③耐硫酸露点腐蚀低合金钢； ④耐硫化物腐蚀低合金钢； ⑤其他耐蚀低合金钢，如耐高温、高压、耐氢钢及耐盐卤腐蚀的低合金钢等。 耐蚀低合金钢的分类 耐大气腐蚀低合金钢 耐大气腐蚀低合金钢又称耐候钢。为满足桥梁和车辆轻型薄壁化对高强钢的需求以及耐蚀性的要求，美国钢铁公司于1933年生产世界上最早的耐候钢Corten钢。随后德国和英国分别进行了含铜、磷钢的大气暴露试验，证实了铜、磷在大气腐蚀中的作用。朝鲜战争后， 日本开始研制耐候钢，1957年铜系钢面世，1960年Cu-P-Ti系钢面世，1961年Cu-P-Cr系钢面世。至20世纪60 ~ 70年代，日本耐候钢的品种已经齐全。 耐大气腐蚀低合金钢的发展历程 一、耐大气腐蚀低合金钢 我国大气腐蚀用钢是20世纪60年代开始研制的。一般不含铬和镍，充分发挥资源特点，发展了铜系、磷钒系、磷稀土系与磷铌稀土系等耐大气腐蚀钢。 武汉钢铁公司首先研制出含铜系列的耐大气腐蚀钢：16MnCu、09MnCuPTi等，除Cu系列钢外，包头钢铁公司、鞍山钢铁公司等还研究了磷钒系：12MnPV、08MnPV钢；磷铌稀土系：10MnPNbRE等。 耐候钢广泛应用于桥梁、钢轨、工业机械、汽车、输电铁塔、建筑以及市政工程如栏杆等。 耐大气腐蚀低合金钢 耐大气腐蚀机理 耐大气腐蚀低合金钢 合金元素对钢的耐大气腐蚀作用主要是改变锈层的晶体结构及降低缺陷，提高锈层的致密程度和对钢的附着力。 钢在大气环境中的结构示意图 常见合金元素的耐候性效果 耐大气腐蚀低合金钢 对提高耐候性有显著效果的合金元素主要有Cu、P、Cr 对提高耐候性稍有效果的元素有Ni、Mo、V、Ni、Ti等。 对通过耐候性没有效果的元素有C、Si、Mn、S。 尤为重要的是，这些合金元素复合添加，可以获得比单独添加更好的效果。 耐大气腐蚀低合金钢 铜是耐大气腐蚀低合金钢中最有效的元素，钢中的w／(Cu)一般在0.2％ ~ 0.5％范围内。含铜钢在海洋大气和工业大气中比在乡村大气环境中耐蚀效果更好。 实践证明含铜钢是耐大气腐蚀的优良钢种。铜与合金元素P、Cr、Ni相配合的复合效果最佳，Corten钢为Cu-P-Cr-Ni系低合金钢，其耐蚀性为碳钢的3 ~ 6倍。 耐大气腐蚀低合金钢 磷在钢中通常被视为有害元素之一，但它在提高钢抗大气腐蚀方面具有特殊的效果。这可能是由于P在促使锈层非晶态转变具有独特的作用。一般认为Cu、P复合效果更好。 一般w／(P)为0.06％ ~ 0.10％，过高会导致低温脆性。为了改善钢的焊接性，近年来国内外已趋向于降低P含量，并用其他元素代替高P。 耐大气腐蚀低合金钢 铬是提高低合金钢耐大气腐蚀性能的合金元素之一。一般Cr与Cu配合效果尤为明显。铬的作用是促进尖晶石型氧化物的生成，而铜的作用则是促使尖晶石型氧化物非晶态化，二者共同作用使钢表面形成尖晶石型非晶态保护膜。 钼能有效提高钢抗大气腐蚀能力。当钢中加入w／(Mo)＝0.4 ~ 0.5％时，在大气环境下(尤其工业大气)，可使钢腐蚀速率降低1／2以上。 日本研究者的试验表明，在Cu-P钢中加入Mo，表现出比加Cr或Ni更为有益的效果。 耐海水腐蚀低合金钢 耐海水腐蚀低合金钢是海洋用钢(包括中、高合金钢)中所占比重最大的一类。由于海洋腐蚀的复杂性和环境条件难以模拟等特点，耐海水腐蚀钢发展较晚。美国钢铁公司从1946年起研究了各种低合金耐海水钢，经历长达18年后，商品名为USS Mariner的耐海水腐蚀钢(Cu-Ni-P系)才面世。它在海水飞溅带具有优良的耐蚀性，但在全浸带的耐蚀性与碳钢相当。由于其含P高，焊接性及低温韧性低，从而限制了它的应用。 二、耐海水腐蚀低合金钢 耐海水腐蚀低合金钢的发展历程 耐海水腐蚀低合金钢 这种技术在1965年被富士制铁、八幡制铁和1967年川崎制铁引入日本,日本新日铁等在Mariner钢基础上研制出Mariloy钢等系列 (Cu-Cr-P系、Cu-Cr-AI-P系、Cu-Cr-Mo系)耐海水低合金钢。日本耐海水钢的特征是主要元素不含Ni，为提高耐蚀性而含Cr。 前苏联用于造船的CXⅡ-4钢有较好的耐海水腐蚀性能，它属于Cr-Ni-Si系列钢。 耐海水腐蚀低合金钢 我国系统研究耐海水腐蚀低合金钢已有近30年的历史，现有16个钢种已进行了耐海水腐蚀的统一评定试验，并已投产使用。 我国各种耐海水腐蚀钢种的性能特点是：含Cu与高P的钢间浸耐蚀性较好；含