Роль меди в улучшении коррозионной устойчивости нержавеющих сталей

Роль меди в нержавеющей стали

 

 

Медь обычно присутствует в нержавеющей стали только в качестве остаточного элемента. Тем не менее, медь добавляется в отдельные сплавы для улучшения коррозионной устойчивости специфических сплавов, особенно в растворах морской воды и серной кислоты.

 

В течение многих лет медь рассматривалась как вредный элемент в производстве стали. Он был связан с «горячей хрупкой» и была расплавлена при температурах, используемых при ковке и катеке, заставляя предметы ломаться во время обработки. Чтобы предотвратить введение меди в качестве бродячих элементов, обычно проводилась большая забота, чтобы отделить медодержащие детали от большого количества лома, используемого в производстве стали.

 

Несмотря на эти исторические опасения, медь широко используется в литье из нержавеющей стали, отчасти потому, что она связана с хорошей «литой», способностью расплавленного металла течь через плесень и достигать хорошего литья. Случай, когда медь является положительным для кастинга, и отрицательный для горячей работы гораздо менее определен, чем предполагали бы неподтвержденные доказательства, так как гораздо большее количество меди использовалось в качестве преднамеренно добавленного легитивного элемента. Тем не менее, положительное влияние меди на коррозионную стойкость в конкретных средах гораздо более четко.

 

Было показано, что медь значительно улучшает коррозионную стойкость нержавеющей стали, особенно в условиях морской воды и серной кислоты.

Нержавеющая сталь обязана коррозионной устойчивостью к высоко стабильной пассивной пленке, которая образуется на ее поверхности при воздействии среды, содержащей кислород. Тем не менее, коррозия ячейки часто инициируется на включениях сульфид или около сульфид вблизи поверхности.

 

Сера не добавляется в сталь (за исключением определенных свободных сталей), потому что это может вызвать проблемы во время обработки. Если присутствовать в больших количествах, это может привести к горячей хрупкости. Следовательно, марганец часто добавляется, чтобы сочетаться с серной с образованием сульфидных включений марганца. Пока они присутствуют в небольших количествах и мелко рассеиваются, влияние на механические свойства ограничено. Если они присутствуют в больших количествах, они могут быть выровнены вдоль направления прокатки или ковки, что приводит к плохой вязкости воздействия в поперечном направлении.

 

С точки зрения коррозионной устойчивости, любые включения, присутствующие на открытой поверхности компонента из нержавеющей стали, не позволяют образованию стабильного слоя оксида хрома. Это становится идеальным местом для коррозионной инициации, которая может быстро сформировать яму, в которой когда -то существовало включение.

 

Добавление меди в нержавеющую сталь оказывает интересное полезное влияние на эти участки коррозии, инициированные включением. Растворение меди на поверхности приводит к осаждению нерастворимых соединений сульфида меди (CU2S). Это, в свою очередь, предотвращает адсорбинг видов серы на поверхности стали, тем самым ингибируя дальнейший рост ям. В некотором смысле, медь обеспечивает эффект самовосстановления для нержавеющей стали, что не мешает коррозии размывания в слабых точках в пассивном слое, но она замедляет или останавливает дальнейшую коррозию в этих точках, предотвращая более вредную коррозию.

 

В дополнение к приведенным выше механизмам, также считается, что медь образует дополнительный защитный слой (пассивный слой) на поверхности нержавеющей стали в ранее описанных растворах. Сульфиды меди могут существовать более стабильно, чем железо или сульфиды никеля. Следовательно, было предложено, чтобы сульфидный слой медь мог дополнять пассивный слой основного оксида хрома.

 

Ferralium 255 (F61, 1,45 0 7, UNS S32550), пожалуй, лучший пример повышенного добавления меди. Как оригинальная супер -дуплексная нержавеющая сталь, она обеспечивает повышенную коррозионную стойкость в течение более 50 лет в наиболее тяжелой среде. Он был разработан на основе кастинга, содержащей медь, одной из причин, по которой была отлитость, и новая кованая форма сохраняет содержание меди примерно на 2,0% для достижения превосходной коррозионной устойчивости у морской воды и серной кислоты.

 

Сплав 2 0 (2,4660, UNS N08220, Al20, C20, CN7M) - это высокий сплав никель, цитируемый в качестве еще одного сплава, который специфически использует добавление меди для повышения коррозионной устойчивости в серной кислоте, с содержанием меди в диапазоне 3. {{8}. 0%.

 

Медь также используется в типах из нержавеющей стали с низким содержанием углерода, таких как 316CU (вариант сплава 316, UNS S31603) и 204CU (более низкий вариант сплава 304L), чтобы обеспечить улучшение в коррозионной сопротивлении.