不锈钢的早期研究探索

不锈钢的早期研究探索
这一阶段从1797年到1878年,经历了八十多年时间。当时的研究者已注意到铬在某些条件下可提高钢的抗蚀性,并对此进行了研究;但由于种种条件的限制,许多人,甚至当时著名的学者都错误地认为铬钢的抗蚀性差,从而使对Fe-Cr合金的研究目标转为提高其机械性能,发展了一系列的低铬结构钢、工具钢。1878年Vauquelin开始了从矿石还原铬的研究,并得到一些结果。1820年,Stodart和Faraday成功地在还原铬矿石时加入铁,制成了Fe-Cr合金。1821年Berthier用一种复杂的氧化物还原得到世界上最早的铬铁,很接近于现代特殊钢精炼时所用的原料,但其中仅含有17%~60%的铬而含有非常高的碳。他用这种铬铁制成刀具来考核其耐蚀性,结果是失望的,尽管刀具非常硬,可是却特别易生锈。显然这是由于Berthier 合金中含铬太低而含碳过高。

1823年Stodart和Faraday又做了铬钢抗蚀性的第二次研究,他们以含1%~3%Cr的钢作电极,稀硫酸作腐蚀剂,试验了Cr含量、酸浓度等对腐蚀性的影响,但仍未获得结果。在他们所用的试样材料中含有1%~1.5%的碳。此后,研究者们转向研究高铬的Fe-Cr合金的耐蚀性。

1838年Mallet提出“铬含量增加时溶液中Fe-Cr合金耐腐蚀性增加”的报告。1872年Woods和Clark提出含30%~35%铬的铁,耐酸和耐蚀性显著增加的论点。

但在同一时期也有人得出不同甚至错误的研究结果。1883年Gruner从海水腐蚀试验得出高Cr 铁抗蚀性差的错误结论。特别应该一提的是,1872年Hadfield的研究曾几乎使Fe-Cr合金耐腐蚀性的研究工作完全中断。这位发明高锰耐磨钢(Hadfield钢,即Mn13钢)和变压器硅钢的著名冶金学家,用含铬17%、含碳1%~2%的Fe-Cr合金进行耐腐蚀性试验,他误认为硫酸是最典型的腐蚀刑,故以50%H2O4作为腐蚀液,结果得出了铬使钢抗酸性恶化的错误结论。
当时不能在不锈钢研制方面取得突破的原因主要是:
⒈当时所用的Fe-Cr合金含碳过高,影响了铬发挥提高钢抗蚀性的有利作用;
⒉大部分研究者所选的铬含量过低www.cn-bxg.com,低的铬含量只能改善热处理性能,而不能提高抗蚀性;
⒊当时金属腐蚀性方面的理论研究远未成熟,这导致对腐蚀及抗蚀性的看法绝对化;不少研究者试图研制一种能耐各种酸、碱、盐腐蚀的类似铂或金的耐蚀合金,其结果当然是失败的;
⒋理论上的不成熟导致腐蚀试验方法方面的错误,这就掩盖了某些真实情况。

当时由于关于铬对钢抗蚀性的作用的研究受阻,故对Fe-Cr合金的研究方向转向了机械性能,特别是耐磨性能,而Fe-Cr-C合金也确实在这方面获得了应用。1869年Bauer建立了铬钢工厂(Chrome Steel Works),这是最早生产铬钢的特殊钢厂,专门生产含0.5%铬的低合金钢。在十九世纪后期,这样的厂商还有好几家,有的生产军工产品,有的制作各种坚固而美观的工具,铬含量高低不一,最多有达到25%的。

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