Rol van koper bij het verbeteren van corrosieweerstand van roestvrij staal

Rol van koper in roestvrij staal

 

 

Koper is meestal alleen aanwezig in roestvrij staal alleen als restelement. Koper wordt echter toegevoegd aan geselecteerde legeringen om de corrosieweerstand van specifieke legeringen te verbeteren, vooral in oplossingen voor zeewater en zwavelzuur.

 

Gedurende vele jaren werd koper gezien als een schadelijk element in de staalproductie. Het werd geassocieerd met "hete brosheid" en was gesmolten bij de temperaturen die werden gebruikt bij smeden en rollen, waardoor items tijdens de verwerking breken. Om te voorkomen dat koper als een verdwaalde element wordt geïntroduceerd, werd meestal grote zorg besteed aan het scheiden van koperhoudende onderdelen van de grote hoeveelheden schroot die worden gebruikt bij de staalproductie.

 

Ondanks deze historische zorgen wordt koper breder gebruikt in roestvrijstalen giet, deels omdat het wordt geassocieerd met goede "gietbaarheid", het vermogen van het gesmolten metaal om door de mal te stromen en een goede gieting te bereiken. Het geval dat koper positief is voor het gieten en een negatief voor heet werken is veel minder zeker dan anekdotisch bewijs zou suggereren, omdat veel grotere hoeveelheden koper zijn gebruikt als een opzettelijk toegevoegd legeringselement. De positieve effecten van koper op corrosieweerstand in specifieke omgevingen zijn echter veel duidelijker.

 

Van koper is aangetoond dat het de corrosieweerstand van roestvrij staal aanzienlijk verbetert, vooral in omgevingen van zeewater en zwavelzuur.

Roestvrij staal is zijn corrosieweerstand te danken aan de zeer stabiele passieve film die zich op het oppervlak vormt wanneer ze worden blootgesteld aan een zuurstofbevattende omgeving. Putcorrosie wordt echter vaak geïnitieerd op of nabij sulfide -insluitsels dicht bij het oppervlak.

 

Zwavel wordt niet opzettelijk toegevoegd aan staal (behalve voor bepaalde vrijgrijpende staal) omdat het tijdens het bewerken problemen kan veroorzaken. Als het in grote hoeveelheden aanwezig is, kan dit leiden tot hete brosheid. Daarom wordt mangaan vaak toegevoegd om te combineren met zwavel om mangaansulfide -insluitsels te vormen. Zolang ze in kleine hoeveelheden aanwezig zijn en fijn verspreid zijn, is het effect op mechanische eigenschappen beperkt. Als ze in grotere hoeveelheden aanwezig zijn, kunnen ze worden uitgelijnd langs de rollende of smeedrichting, wat resulteert in een slechte impact taaiheid in de dwarsrichting.

 

In termen van corrosieweerstand, zullen alle insluitsels die aanwezig zijn op het blootgestelde oppervlak van een roestvrijstalen component geen stabiele laag chroomoxide mogelijk maken. Dit wordt een ideale locatie voor het afzetten van corrosie -initiatie, die snel een put kan vormen waar de inclusie ooit bestond.

 

Het toevoegen van koper aan roestvrij staal heeft een interessant gunstig effect op deze inclusie-geïnitieerde putcorrosieplaatsen. De oplossing van koper aan het oppervlak leidt tot de neerslag van onoplosbare kopersulfide (Cu2S) -verbindingen. Dit voorkomt op zijn beurt dat de zwavelsoorten niet op het oppervlak van het staal adsorberen, waardoor verdere pitgroei wordt geremd. In zekere zin biedt het koper een zelfherstelde effect op het roestvrij staal, dat niet voorkomt dat putcorrosie op zwakke punten in de passieve laag wordt geïnitieerd, maar het vertraagt of stopt op verdere corrosie op deze punten, waardoor schadelijkere corrosie wordt voorkomen.

 

Naast de bovenstaande mechanismen wordt ook verondersteld dat koper een extra beschermende laag (passieve laag) vormt op het roestvrijstalen oppervlak in de eerder beschreven oplossingen. Kopersulfiden kunnen stabieler bestaan dan ijzer- of nikkelsulfiden. Daarom is voorgesteld dat de kopersulfidelaag de belangrijkste passieve laag van het chroomoxide kan aanvullen.

 

Ferralium 255 (F61, 1.45 0 7, UNS S32550) is misschien het beste voorbeeld van verhoogde koperen toevoegingen. Als het originele Super Duplex -roestvrij staal biedt het meer dan 50 jaar verbeterde corrosieweerstand in de meest ernstige omgevingen. Het werd ontwikkeld uit een koper bevattende gietkwaliteit, een van de redenen die castability zijn, en de nieuwe vervalde vorm behoudt het kopergehalte van ongeveer 2,0% om superieure corrosieweerstand in zeewater en zwavelzuur te bereiken.

 

Legering 2 0 (2.4660, UNS N08220, AL20, C20, CN7M) is een nikkelgrade met hoge legering die wordt genoemd als een andere legering die specifiek gebruik maakt van koperen toevoegingen om de corrosieweerstand in zwavelzuur in zwavelzuur te verbeteren, met kopergehalte variërend tussen 3. {8}}. 0%.

 

Koper wordt ook gebruikt in roestvrijstalen types met lagere koolstof zoals 316CU (een variant van legering 316, UNS S31603) en 204CU (een variant van de goedkope legering 304L) om verbeteringen in corrosieweerstand te bieden.