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根據(jù)材料物理學(xué)的研究,金屬的磁性來源于電子自旋的結(jié)構(gòu),電子自旋屬于量子機(jī)械性能,既可以“向上”,也可以“向下”。在鐵磁性金屬中,電子會自動按照同一方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn),而反鐵磁性金屬材料中,一些電子按照規(guī)則的模式進(jìn)行,而相鄰電子則朝著相反方向或反平行自旋,但對于三角形晶格中的電子來說,由于每個三角形中的兩個電子都必須按照相同方向自旋,因此自旋結(jié)構(gòu)已經(jīng)不存在。
通常來說,奧氏體不銹鋼(以304為代表)是無磁性的,但是也可能帶有弱磁性,而鐵素體(主要有430、409L、439和445NF等)和馬氏體(以410為代表)一般都是帶有磁性的。
不銹鋼里面有一些鋼種(如304等)分類為“無磁性不銹鋼”的是指其磁性指標(biāo)低于某個值而已,也就是說,一般不銹鋼都或多或少帶有一定的磁性。2205不銹鋼扁鋼具有高強(qiáng)度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應(yīng)力腐蝕能力。
此外,上面提到奧氏體是無磁或者弱磁性,而鐵素體和馬氏體是帶磁性的,由于冶煉時成分偏析或熱處理不當(dāng),會造成奧氏體304不銹鋼中出現(xiàn)少量的馬氏體或鐵素體組織,這樣304不銹鋼中就會出現(xiàn)弱磁性。另外,304不銹鋼經(jīng)過冷加工,組織結(jié)構(gòu)也會向馬氏體轉(zhuǎn)化,冷加工變形越大,馬氏體轉(zhuǎn)化越多,磁性也會越強(qiáng)。
想要完全304不銹鋼的磁性,可以通過高溫固溶處理恢復(fù)穩(wěn)定奧氏體組織,從而磁性。
因此材料的磁性是由分子排布是否規(guī)則及電子自旋的同向性決定的,我們認(rèn)為是材料的物理性能,而材料的耐腐蝕性能則是由材料的化學(xué)成分決定的,是材料的化學(xué)性能,與材料是否有磁性無關(guān)。
通常來說,奧氏體不銹鋼(以304為代表)是無磁性的,但是也可能帶有弱磁性,而鐵素體(主要有430、409L、439和445NF等)和馬氏體(以410為代表)一般都是帶有磁性的。
不銹鋼里面有一些鋼種(如304等)分類為“無磁性不銹鋼”的是指其磁性指標(biāo)低于某個值而已,也就是說,一般不銹鋼都或多或少帶有一定的磁性。2205不銹鋼扁鋼具有高強(qiáng)度、良好的沖擊韌性以及良好的整體和局部的抗應(yīng)力腐蝕能力。
此外,上面提到奧氏體是無磁或者弱磁性,而鐵素體和馬氏體是帶磁性的,由于冶煉時成分偏析或熱處理不當(dāng),會造成奧氏體304不銹鋼中出現(xiàn)少量的馬氏體或鐵素體組織,這樣304不銹鋼中就會出現(xiàn)弱磁性。另外,304不銹鋼經(jīng)過冷加工,組織結(jié)構(gòu)也會向馬氏體轉(zhuǎn)化,冷加工變形越大,馬氏體轉(zhuǎn)化越多,磁性也會越強(qiáng)。
想要完全304不銹鋼的磁性,可以通過高溫固溶處理恢復(fù)穩(wěn)定奧氏體組織,從而磁性。
因此材料的磁性是由分子排布是否規(guī)則及電子自旋的同向性決定的,我們認(rèn)為是材料的物理性能,而材料的耐腐蝕性能則是由材料的化學(xué)成分決定的,是材料的化學(xué)性能,與材料是否有磁性無關(guān)。
不銹鋼的不銹性和耐腐蝕性是指其對遭受周圍環(huán)境腐蝕的抵抗能力,或者說其對腐蝕產(chǎn)生的遲鈍程度,簡稱鈍化。關(guān)于不銹鋼鈍化現(xiàn)象的解釋有很多理論,比如,從化學(xué)理論解釋,認(rèn)為不銹鋼所以耐腐蝕,是因?yàn)槠湓谂c介質(zhì)作用時,表面會有一層以
Cr2 0,為主的薄膜,即鈍化膜,這層膜的特點(diǎn)是很薄,在鉻含量大于10.5%的條件下,一般只有幾微米;這個膜的比重大于金屬基體比重,說明膜很致密,因此,這層膜很難被腐蝕介質(zhì)擊穿,從而有效地保護(hù)金屬基體不被腐蝕。再比如電子理論說,認(rèn)
為金屬的鈍性狀態(tài)與未填滿的電子層有關(guān),在鐵鉻合金的不銹鋼、不銹鋼管價格中,由于鉻力求吸收電子,使鐵(Fe)原子失去電子而被鈍化了。還有的學(xué)者認(rèn)為,當(dāng)鐵鉻合金固溶體中的含鉻量達(dá)到1/8(即12.5%)時,其電極電位可由一0. 56V躍增至+0.2V,這個電極電位的提高,使金屬在電解液中更穩(wěn)定了,即不易被腐蝕了。
上述理論都是以鉻的作用為依托的。實(shí)際上,由于材料所處環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性,在某些條件下還需添加其他合金元素,以提高和鞏固材料的耐腐蝕性,如加人鑰(Mo)元素,會使腐蝕產(chǎn)物M002一靠近基體而促進(jìn)基體鈍化;加人銅(Cu)元素,使不銹鋼表面鈍化膜中含有Cu0,其與腐蝕介質(zhì)不發(fā)生作用,從而提高材料的耐腐蝕性;加人氮(N)元素,會因鈍化膜中富集Cr2 N,使鈍化膜中的鉻濃度提高,而提高材料的耐腐蝕性。
需要指出的是,不銹鋼的耐腐蝕性是有條件的。介質(zhì)種類、濃度、溫度、壓力、流速等各方面因素的差異對不銹鋼產(chǎn)生的腐蝕效果是不同的,所以,不銹鋼的不銹是相對的,不是 的、 的。這一點(diǎn)務(wù)必引起我們的注意。
Cr2 0,為主的薄膜,即鈍化膜,這層膜的特點(diǎn)是很薄,在鉻含量大于10.5%的條件下,一般只有幾微米;這個膜的比重大于金屬基體比重,說明膜很致密,因此,這層膜很難被腐蝕介質(zhì)擊穿,從而有效地保護(hù)金屬基體不被腐蝕。再比如電子理論說,認(rèn)
為金屬的鈍性狀態(tài)與未填滿的電子層有關(guān),在鐵鉻合金的不銹鋼、不銹鋼管價格中,由于鉻力求吸收電子,使鐵(Fe)原子失去電子而被鈍化了。還有的學(xué)者認(rèn)為,當(dāng)鐵鉻合金固溶體中的含鉻量達(dá)到1/8(即12.5%)時,其電極電位可由一0. 56V躍增至+0.2V,這個電極電位的提高,使金屬在電解液中更穩(wěn)定了,即不易被腐蝕了。
上述理論都是以鉻的作用為依托的。實(shí)際上,由于材料所處環(huán)境的多樣性、復(fù)雜性,在某些條件下還需添加其他合金元素,以提高和鞏固材料的耐腐蝕性,如加人鑰(Mo)元素,會使腐蝕產(chǎn)物M002一靠近基體而促進(jìn)基體鈍化;加人銅(Cu)元素,使不銹鋼表面鈍化膜中含有Cu0,其與腐蝕介質(zhì)不發(fā)生作用,從而提高材料的耐腐蝕性;加人氮(N)元素,會因鈍化膜中富集Cr2 N,使鈍化膜中的鉻濃度提高,而提高材料的耐腐蝕性。
需要指出的是,不銹鋼的耐腐蝕性是有條件的。介質(zhì)種類、濃度、溫度、壓力、流速等各方面因素的差異對不銹鋼產(chǎn)生的腐蝕效果是不同的,所以,不銹鋼的不銹是相對的,不是 的、 的。這一點(diǎn)務(wù)必引起我們的注意。
不銹鋼管可靠、衛(wèi)生環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用,管道的薄壁化以及新型可靠、簡單方便的連接方法的開發(fā)成功,使其具有更多其他管材不可替代的優(yōu)點(diǎn),工程中的應(yīng)用會越來越多,使用會越來越普及,前景看好。 隨著我國改革開放政策的實(shí)施,國民經(jīng)濟(jì)獲得快速增長,城鎮(zhèn)住宅、公共建筑和旅游設(shè)施大量興建,對熱水供應(yīng)和生活用水供給提出了新的要求。特別是水質(zhì)問題,人們越來越重視,要求也不斷提高。鍍鋅鋼管這一常用管材因其易腐蝕性,在 相關(guān)政策的影響下,將逐漸退出歷史舞臺,塑料管、復(fù)合管及銅管成了管道系統(tǒng)的常用管材。但在許多情況下,不銹鋼管更有優(yōu)越性,特別是壁厚僅為0.6~1.2mm的薄壁不銹鋼管在優(yōu)質(zhì)飲用水系統(tǒng)、熱水系統(tǒng)及將、衛(wèi)生放在首位的給水系統(tǒng),具有可靠、衛(wèi)生環(huán)保、經(jīng)濟(jì)適用等特點(diǎn)。已被國內(nèi)外工程實(shí)踐證明是給水系統(tǒng)綜合性能好的、新型、節(jié)能和環(huán)保型的管材之一,也是一種很有競爭力的給水管材,必將對改善水質(zhì)、提高人們生活水平發(fā)揮無可比擬的作用。 在建筑給水管系中,由于鍍鋅鋼管已經(jīng)結(jié)束了百年輝煌的歷史,各種新型塑料管及復(fù)合管得到迅速發(fā)展,但各種管材還不同程度地存在著一些不足,遠(yuǎn)不能完全適應(yīng)供水管系的需要和 對飲用水及有關(guān)水品質(zhì)的要求。因此,有關(guān)專家預(yù)言:建筑給水管材終將恢復(fù)到金屬管的時代。根據(jù)國外的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),在金屬管中認(rèn)定薄壁不銹鋼管為綜合性能好的管材之一。
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