[发明专利]高铬硅耐蚀钢及其用途

说明书

本发明主要揭示一种高铬硅耐蚀钢，其组成以重量百分比计系主要包括：22～30wt％的Cr、2～10wt％的Si、以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中，Cr和Si的总量小于37wt％。实验数据显示，本发明高铬硅耐蚀钢的多个样品皆具有介于HV 170和HV500之间的硬度以及高于0.8V的孔蚀电位。因此，实验数据证明，本发明高铬硅耐蚀钢能够取代习用的不耐孔蚀的不锈钢如304、316L，进而应用于化工设施及工程结构要求高耐腐蚀性的零组件及结构件的制造。

技术领域

本发明是关于合金材料的相关技术领域，尤指一种具高耐腐蚀性质的高铬硅钢。

背景技术

近100年来，含高铬、低碳及添加镍的各种不锈钢因其优异的耐腐蚀特性而被广泛地应用在各种工业领域之中。目前，市场上可购买的不锈钢品种多达230余种，其中经常使用的主流品种有近50种，其可进一步地分为奥斯田铁系、麻田散铁系、肥粒铁系、双相系、及析出硬化系等5种类型。不锈钢产品随处可见，从日常生活用品(如厨具、水塔与计算机零组件等)、到工业科技产品(如机械零件和航天材料)、乃至于医疗器材皆可看到其应用。

目前，特殊用途不锈钢主要分为奥斯田铁系不锈钢、麻田散铁系、和析出硬化系不锈钢。其中，奥斯田铁系不锈钢具有良好的耐蚀性、加工性、焊接性，因此获得最为广泛的应用。316L不锈钢即为一种奥斯田铁系不锈钢，其含有18wt％的铬、8wt％的镍以及2-3wt％的钼。已知，316L不锈钢抵抗氯离子及酸的腐蚀能力较304不锈钢优秀，故其典型的应用产物为不锈钢水管。即使如此，由于316L不锈钢的孔蚀电位系介于0.3V至0.6V间，因此由316L不锈钢水管应用海洋环境时，其仍易遭受海水的间隙腐蚀(crevice corrosion)和孔蚀(pitting corrosion)。换句话说，习用的304、316L不锈钢皆不耐孔蚀。另一方面，应知道，304和316L不锈钢在均质化状态下的硬度皆约小于HV160。

总的来说，海水的腐蚀导致不锈钢应用受到极大限制，故而开发适合应用于化工设施及工程结构所使用的要求高耐腐蚀性的零组件的新式合金材料是目前重要的课题。特别说明的是，前述的零组件为须承受拉力或撞击力的结构性零件，因此，其制造材料(即，合金材料)必须同时兼具足够的硬度、韧性以及耐蚀性。相对地，均质化维氏硬度在HV500以上的合金材料在塑性变形的过程中易引发脆裂或剥落，显然不适合作为前述的结构性零件。

有鉴于此，本案发明人极力加以研究发明，而终于研发完成一种具有高于0.8V的孔蚀电位以及低于HV500的硬度的高铬硅耐蚀钢。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种高铬硅耐蚀钢，其组成以重量百分比计系主要包括：22～30wt％的Cr、2～10wt％的Si、以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中，Cr和Si的总量小于37wt％。实验数据显示，本发明高铬硅耐蚀钢的多个样品皆具有介于HV170和HV500之间的硬度以及高于0.8V的孔蚀电位。因此，实验数据证明，本发明高铬硅耐蚀钢系能够取代习用的不耐孔蚀的耐腐蚀不锈钢如304、316L，进而应用于化工设施及工程结构等要求高耐腐蚀性的零组件及结构件的制造。

为达成上述目的，本发明提出所述高铬硅耐蚀钢的一第一实施例，其具有介于HV170和HV500之间的硬度以及大于0.8V的孔蚀电位，且其组成以重量百分比计系包括：22～30wt％的Cr、2～10wt％的Si、以及平衡量的Fe和不可避免的杂质，其中，Cr和Si的总量小于37wt％。

在可行的实施例中，前述高铬硅耐蚀钢的第一实施例的组成以重量百分比计系更包括：不超过0.3wt％的C及/或不超过0.2wt％的B。

在可行的实施例中，前述高铬硅耐蚀钢的第一实施例的组成以重量百分比计系更包括：

不超过3wt％的Mo及/或Nb；以及

不超过2wt％的M，其中M包括选自于由Ni、Ti、Cu、V、Zr、Mn、Co、Ta、Sn、和Al所组成群组之中的至少一种添加元素。