不锈钢的中期研究进展

不锈钢的中期研究进展

1895年,德国的Goldschmidt用铝热法还原铬矿石,制得了低碳铬铁。有了低碳铬铁就可以配制出含碳量很低的Fe-Cr合金,从而为不锈钢的诞生奠定了必要的物质基础。

1898年,Carnot和Goutal在Fe-Cr合金抗腐性研究中发现了碳含量高的有害作用,从而澄清了Hadfield的影响,揭开了不锈钢研制的新篇章。

1904年,Leon Guillet作了低碳Fe-Cr合金的研究,并发表了一系列论文。他们研制的低铬钢的含碳量是0.043%~1%,不锈钢的含碳量是0.142~0.1%,其中有的相当于目前AISI410、420、430、440、46等钢种。他们还研究了各种材料的金属学特性,并且首先提出按组织分类,甚至在论述中还涉及了不锈钢的钝化现象。

1906年,Guillet发表了对Fe-Cr-Ni系钢抗蚀性的研究结果。他研制的不锈钢的成分与现在的Cr-Ni系不锈钢相差无几,可以说是最早的奥氏体不锈钢。他提出了把不锈钢分成“铁素体类”、“马氏体类”和“奥氏体类”三大类。这是不锈钢发展史上十分重要的成果,并沿用至今。

1909年W.Giesen发表了关于铬—镍系奥氏体不锈钢中高铬不锈钢,特别是含8%~18%Cr、0.3%C的不锈钢的研究成果。同年,A.M.Portevin发表了关于铁素体系及马氏体系不锈钢的研究结果。应特别指出的是,他所研制的17.38%Cr、0.12%C钢,和今天的18Cr不锈钢(AISI 430)在成份上几乎没有什么差别。

总的来说,Guillet、Portevin、Giessen等人研究了不锈钢的三种组织状态分类、它们的机械性能和物理性能,但是对“耐蚀性”这样一个重要的课题却未能深入地进行研究。

1908年,P.Monnartz和W.Botchers从碳对铬钢耐蚀性的影响出发,对铬钢的耐蚀性问题进行了系统的研究。1911年他们发表了《铁铬合金的抗氧化性研究》一文,首次把不锈钢的耐蚀性与钝化现象结合起来,揭示了不锈钢的本质。他们发现:
⒈铬钢的耐蚀性以含12%Cr为临界值,www.cn-bxg.com在这个值的两边腐蚀速度有非常显著的变化。这种现象在氧化性酸(如HNO3)中特别显著,在水和大气介质中亦如此。
⒉耐蚀性的提高是以“钝化”现象为基本原因的。
⒊“钝化”与氧化性条件即腐蚀环境中氧化剂的含量有关,用电化学观点来说,是与电池一端的结合条件有关。
⒋耐腐蚀性和低的含碳量这个重要条件密切相关,铁铬合金中过剩的碳十分有害。
⒌碳的稳定化十分重要,它对耐蚀性影响极明显。稳定碳的方法是加入适量易形成碳化物的元素,例如Ti。

当时的研究尽管还不能从根本上弄清不锈钢的抗腐蚀性机理,但还是揭示了几种不锈钢的大致的成分范围及主要合金元素的影响和作用,这就为以后的研究指明了方向,从而为研制符合实用要求的具体钢种奠定了基础。

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