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为什么利用直读光谱仪检测不锈钢中的元素这么重要?
发布时间:2019-10-11 点击:2118

我们都了解到不锈钢是以铁基,加各种元素组成的,那为什么利用直读光谱仪等分析仪器来检测不锈钢中的元素这么重要呢。


目前已知的化学元素有100多种,在工业中常用的钢铁材料中可以遇到的化学约二十多种。对于人们在于腐蚀现象作长期斗争的实践而形成的不锈钢这一特殊钢系列来说,最常用的元素有十几种,除了组成钢的基本元素铁以外,对不锈钢的性能与组织影响最大的元素是:碳、铬、镍、锰、硅、钼、钛、铌、氮、铜、钴等。这些元素中除碳、硅、氮以外,都是化学元素周期表中过渡族的元素。

实际上工业上应用的不锈钢都是同时存在几种以至十几种元素的,当几种元素共存于不锈钢这一个统一体中时,它们的影响要比单独存在时复杂得多,因为在这种情况下不仅要考虑各元素自身的作用,而且要主要它们相互之间的影响,因此不锈钢的组织决定于各种元素影响的总和。


1.铬在不锈钢中的决定作用

决定不锈钢属性的元素只有一种,这就是铬,每种不锈钢都含有一定数量的铬。迄今为止,还没有不含铬的不锈钢。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素,更笨的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后,促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明:

1)铬使铁基固溶体的电极电位提高

2)铬吸收铁的电子使铁钝化

钝化是由于阳极反映被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多,主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。


2.碳在不锈钢中的两重性

碳是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织在很大程度上决定于碳在钢中的含量及其分布的形式,在不锈钢中的碳的影响尤为显著。碳在不锈钢中对组织的影响主要表现在两方面,一方面碳是稳定奥氏体的元素,并且作用的程度很大(约为镍的30倍),另一方面由于碳和铬的亲和力很大,与铬形成一系列复杂的碳化物。所以,从强度与耐腐蚀性能两方面来看,碳在不锈钢中的作用是互相矛盾的。
总的来说,目前工业中获得应用的不锈钢的含碳两都是比较低的,大多数不锈钢的含碳量在0.1%~0.4%之间,耐酸钢则以含碳0.1%~0.2%的居多。含碳量大于0.4%的不锈钢仅占钢号总数的一小部分,这是因为在大多数使用条件下,不锈钢总是以耐腐蚀为主要目的。此外,较低的含碳量也是出于某些工艺上的要求,如易于焊接及冷变形等。


3.镍在不锈钢中的作用是在与铬配合后才发挥出来的

镍是优良的耐腐蚀材料,也是合金钢的重要合金化元素。镍在钢中时形成奥氏体的元素,但低碳镍钢要获得纯奥氏体组织,含镍量要达到24%;而只有喊镍27%时才使钢在某些介质中的耐腐蚀性能显著改变。所以镍不能单独构成不锈钢。但是镍与铬用时存在于不锈钢中时,喊镍的不锈钢却具有许多可贵的性能。

基于上面的情况可知,镍作为合金元素在不锈钢中的作用,在于它使高铬钢的组织发生变化,从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。


4.锰和氮可以代替铬镍不锈钢中镍

锰对于奥氏体的作用于镍相似。但说的确切一些,锰的作用不在于形成奥氏体,而是在于它降低钢的临界淬火速度,在冷却时增加奥氏体的稳定性,抑制奥氏体的分解,使高温下形成的奥氏体得以保持到常温。在提高钢的耐腐蚀性能方面,锰的作用不大,如钢中的含锰量从0到10.4%变化,也不使钢在空气中与酸中的耐腐蚀性能发生明显的改变。这是因为锰对提高铁基固溶体的电极电位的作用不大,形成的氧化膜的防护作用也很低,所以工业上虽有以锰合金的奥氏体(如40Mn18Cr4,50Mn18Cr4Wn、ZGMn13钢等),但它们不能作为不锈钢使用。锰在钢中稳定奥氏体的作用约为镍的二分之一,即2%的氮在钢中的作用也是稳定奥氏体,并且作用的成都比镍还要大。例如,欲使喊18%铬的钢在常温下获得奥氏体组织,以锰和氮代镍的低镍不锈钢与元镍的铬锰氮不锈钢,目前已在工业中获得应用,有的已成功地代替了景点的18-8铬镍不锈钢。

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钛(Ti)元素

5.钛和铌

不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。


6.钼和铜

可以提高某些不锈钢的耐腐蚀性能。


7.硅

形成铁素体的元素,在一般不锈钢中为常存杂质元素。


8.磷

在一般不锈钢中都是杂质元素,但其在奥氏体不锈钢中的危害性不像在一般钢中那样显著,故含量可允许高一些,如有的资料提出可达0.06%,以利于冶炼控制。个别的含锰的奥氏体钢的含磷量可达0.06%(如2Cr13NiMn9钢)以至0.08%(如Cr14Mn14Ni钢)。利用磷对钢的强化作用,也有加磷作为实效樱花不锈钢的合金元素,PH17-10P钢(含0.25%磷)乃至PH-HNM钢(含0.3%磷)等。

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硒(Se)元素

9.硫和硒

在一般不锈钢中也是常有杂质元素。但向不锈钢中加0.2~0.4%的硫,可提高不锈钢的切削性能,硒也具有同样的作用。硫和硒提高不锈钢的切削性能,是因为它们降低不锈钢的韧性,例如一般18-8铬镍不锈钢的冲击值可达30公斤/平方厘米。含0.31%硫的18-8钢(0.084%C、18.15%Cr、9.25%Ni)的冲击值为1.8公斤/平方厘米;含0.22%硒的18-8钢(0.094%C、18.4%Cr、9%Ni)的冲击值为3.24公斤/平方厘米。硫与硒均降低不锈钢的耐腐蚀性能,所以实际应用它们作为不锈钢的合金化元素的很少。


所以从以上的简述中,可以看出来,元素的多少含量对于不锈钢的作用都是不同的,所以我们需要利用专业的仪器来仔细检测。创想直读光谱仪以迅速快捷的检测方式满足客户的检测需求,是铸造企业的好帮手。

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