不銹鋼是指主加元素鉻含量能使鋼處于鈍化狀態(tài),又具有不銹特性的鋼。為此,不銹鋼(Cr)含量應高于12%(不銹鋼是一類以Fe-Cr、Fe-Cr-C、Fe-Cr-Ni為合金系的高合金鋼,作為此類的鋼必須含有質(zhì)量分數(shù)不低于10.5%的鉻,含有這個最低鉻含量的鋼在其表面可以形成一個惰性氧化物層,這個惰性氧化物層可以保護內(nèi)層的金屬在不含腐蝕介質(zhì)的空氣中不被氧化和腐蝕。某些鉻的質(zhì)量分數(shù)低于11%的鋼,比如用于電站的(Cr)=9%鉻的合金鋼有時也被劃為不銹鋼,同時也要指出某些(Cr)=12%的鋼,甚至更高鉻含量的鋼,暴露在空氣中也會生銹。這是因為某些鉻被結(jié)合成碳化物或其他化合物而降低了母材中的鉻含量,使其低于形成連續(xù)氧化物保護層所必須的鉻含量水平,如25%Cr-4%C)。此時,鋼的表面能迅速形成致密的Cr2O3氧化膜,使鋼的電極電位和在氧化性介質(zhì)中的耐蝕性發(fā)生突變性提高。在非氧化介質(zhì)(HCl、H2SO4)中,鉻的作用并不明顯,除了鉻外,不銹鋼中還須加入能使鋼鈍化的鎳、鉬等其它元素。通常所說的不銹鋼實際是不銹鋼和耐酸鋼的總稱,不銹鋼一般泛指在大氣、水等弱酸、堿、鹽等強腐蝕介質(zhì)中耐蝕的鋼。兩者在化學成分上的共同特點是(Cr)均在12%以上,但由于合金化的差異,不銹鋼并不一定耐酸,而耐酸鋼一般具有良好的不銹鋼性能。
早期不銹鋼發(fā)明歷史如下:
? 1、 1821:法國人Berthier 進行在鋼中加鉻的試驗;
? 2、 1897:德國人Goldschmidt開發(fā)了生產(chǎn)低碳含鉻合金鋼的技術;
? 3、 1904~1909:在法國和德國生產(chǎn)了(Cr)=13%和17%的合金鋼;
? 4、 1913:英國人Brearly在Thomas Firth and Sons公司澆鑄了第一塊商業(yè)鑄錠,鑄件號No.1008,成分(質(zhì)量分數(shù)):0.24%C、0.2%Si、0.44%Mn、12.86%Cr。
? 5、 1916:9月5日美國(Cr)=9%~16%,(Cr)<0.7%的鋼發(fā)布專利:專利號1,197,256。
? ? 把鉻加到鋼中并揭示其耐腐蝕的有利效應要歸功于法國人Berthier,他在1821年開發(fā)了一種(Cr)=1.5%的合金并建議用于餐刀。然而對這種鋼的早期實驗發(fā)現(xiàn):隨鉻含量增加其成型性劇烈變壞(由于早期合金的碳含量很高),因而直到20世紀初期開發(fā)這種鋼的興趣仍然不大。對于耐蝕鋼的興趣在1900年到1915年期間又重新興起,很多冶金學家為開發(fā)耐蝕鋼而獲得信貸。這各重新興起開發(fā)耐蝕鋼活動的催化劑是1897年Goldschmidt在德國開發(fā)了生產(chǎn)低碳含鉻合金鋼的技術。隨后不久Guillet(1904), Portevin(1909) 和Giesen(1909)等發(fā)表了描述(Cr)=13%的馬氏體不銹鋼和(Cr)=18%的鐵素體不銹鋼的微觀組織和性能的論文。1909年Guillet還發(fā)表了一篇關于鉻-鎳鋼研究的論文,這種鋼的奧氏體類不銹鋼的前驅(qū)。
? ?英國人Brearly被認為是不銹鋼的發(fā)明者,當時是為了研究由(Cr)=5%鋼制作的來復槍槍膛因內(nèi)部腐蝕而失效的問題,通過研究在1913年8月他鑄成了成份(質(zhì)量分數(shù))為12.86%Cr, 0.25%C, 0.20%Si, 和0.44%Mn的合格鑄錠。這種鋼被用來制造了12個實驗槍管,雖然并沒有像所期望的那樣改進槍管的腐蝕問題,但其中某些材料被用來制造餐刀刀片而開始了應用不銹鋼的紀元。
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