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锰元素在磷生铁中使溶解在铁水中的硫元素生成硫化锰MnS,硫化锰MnS的溶解度比硫化铁FeS在铁水中溶解度小,这样保证了向不熔物质(渣)硫向转移,由热力学分析可知,锰Mn与硫S化学亲和力远远大于铁Fe与硫S的化学亲和力(例如,人们都知道生铁表面的铁锈比锰铁表面的铁锈表现极为明显,但并不一定生铁里面的硫含量高于铁里面硫的含量)正如铁水在锰Mn与硫S将产生化学反应Mn+S—MnS可知浮于渣中的硫化锰MnS,通过捞渣即可消除,同时锰元素在磷生铁化学成分范围内可以形成稳定的西化珠光体能使磷生铁环的强度、硬度适中。
磷生铁不锈钢具有良好的抗腐蚀性能,并具有良好的韧性、易加工性、焊接性及耐热性,但缺点是硬度、抗磨损性能、抗疲劳性能较低。对奥氏体不锈钢进行渗碳处理,是一种有效的表面强化方法,可惜常规渗碳工艺对奥氏体不锈钢耐蚀性能的损害很大。所以,开发一种不损害奥氏体不锈钢耐蚀性的渗碳处理方法,化解奥氏体不锈钢无法同时拥有良好的耐蚀性能和力学性能的窘境,就能极大地提高其应用范围。
不锈钢的耐蚀性能主要是因为钢中添加了一定浓度的Cr元素。一方面,Cr在铁基体中达到一定含量时可以使铁的电极电位获得一个跳跃式的升高;另一方面,Cr元素在不锈钢表面形成的一层致密的氧化膜,对环境中的腐蚀起到了屏蔽的作用。为什么常规渗碳处理会破坏奥氏体不锈钢的耐蚀性能?这是因为在高温条件下,奥氏体不锈钢中的Cr原子容易与C原子结合,生成碳化铬并首先析出在渗碳层奥氏体晶界上,并形成网状分布。由于Cr原子半径较大,内部Cr很难扩散到表层贫Cr层,这样就造成了表面局部贫铬,不锈钢的致密Cr2O3氧化膜防护层也被破坏。