在雙相不銹鋼中添加合金元素后,各相比例也會發生變化,各相的合金成分隨之改變,因此合金元素對雙相不(bu)銹(xiu)鋼局部腐蝕的影響比較復雜。


1. 鉬、鎳、氮(dan)元素的影(ying)響


 水野(1970年)通過FeCl3溶液試驗,分析了Mo、Ni含量對含有25%Cr的Cr-Ni-Mo不銹鋼耐點腐蝕性的影響,結果如圖8.8所示,即不銹鋼的耐蝕范圍隨著Mo、Ni含量的增加而擴大。根據該試驗結果,鎳的防蝕效果很明顯,但被用于試驗的不銹鋼應含有0.1%以上的氮,另外還含有從鐵素體單相到奧氏體鐵素體雙相范圍內的成分,因此并不單純是受鎳元素影響的結果,還可能受各相中Cr、Mo、N元素組成的影響。關于各相中Cr、Mo、N的不同組成對耐蝕性的影響這一點,已在這之后的研究中得到證實。


圖 8.jpg


  氮可以改善(shan)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕性這一點(dian)(dian),已經在奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中得到證實(shi),Streicherl 認為氮的(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕性效果是奧氏體(ti)相(xiang)穩定(ding)化的(de)原因。此后的(de)研究證實(shi)了氮能提高奧氏體(ti)鐵素體(ti)(雙相(xiang))不銹(xiu)鋼(gang)的(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕性,并且明確(que)了氮與奧氏體(ti)的(de)穩定(ding)度沒有直接關系。


  但是,岡田(tian)等(1972年)證實了在(zai)鐵素(su)體(α)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中添加(jia)鎳(nie)(nie)后(hou),奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現,從而變(bian)成a+γ的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang),這樣耐點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)能力就會降低,但繼續(xu)增加(jia)鎳(nie)(nie)的(de)含(han)量后(hou),其耐點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)性重(zhong)新(xin)得到改善。然(ran)后(hou)再通過熱處(chu)理后(hou),γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出,耐點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)性仍舊(jiu)降低,這是因為(wei)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)Cr、Mo含(han)量減少的(de)緣故。該研究結(jie)果表明,在(zai)不含(han)氮元素(su)的(de)情況下(xia),雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)比單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)耐點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)性差。


  小若等(1975年)分析了Ti、Nb、Sn、V、W、Ni、Mo、Cu等添加元素對25Cr-6Ni-N系雙相不銹鋼耐蝕性的影響。作為海水中縫隙腐蝕的加速試驗,他們在80℃(通風狀態)下的3%NaCl+0.05mol/dm3 Na2SO4 溶液中添加活性炭,然后把由25Cr-6Ni-3Mo-0.4Cu-0.5W-N構成的不銹鋼浸泡在該溶液中,結果沒有發生縫隙腐蝕。


  此(ci)外(wai),小(xiao)林(lin)等(deng)(1980年)針對(dui)22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構成的(de)雙相鋼(gang),分(fen)析了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)元素(su)對(dui)經過(guo)(guo)退(tui)火或(huo)高溫加(jia)熱后(hou)的(de)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕電位(wei)的(de)影響,發現碳不影響耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕性(xing),氮(dan)使(shi)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)升高(如(ru)圖8.9所示(shi)(shi))。而且該圖顯示(shi)(shi)在含有(you)(you)4%的(de)鎳時,即使(shi)不特(te)地添加(jia)氮(dan)元素(su)也具有(you)(you)良好(hao)的(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕性(xing),這是(shi)(shi)因為是(shi)(shi)鐵素(su)體單相的(de)緣(yuan)故。另(ling)外(wai),越是(shi)(shi)鎳含量(liang)多的(de)鋼(gang)材,氮(dan)含量(liang)為0.02%~0.06%時的(de)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕電位(wei)越低(di),這是(shi)(shi)鎳含量(liang)引起(qi)相比例發生變化的(de)結果(guo)。小(xiao)林(lin)等(deng)人進一步(bu)得(de)出,在含氮(dan)鋼(gang)中添加(jia)0.1%以上的(de)鈦后(hou),高溫加(jia)熱鋼(gang)材的(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕能力提(ti)高,REM沒有(you)(you)產生影響;另(ling)外(wai)添加(jia)0.01%左右的(de)硼(peng)后(hou),可以通過(guo)(guo)抑制α相的(de)析出來提(ti)高耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕性(xing)。


圖 9.jpg


金子等(deng)人(1985年)研究了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對(dui)23 Cr-2 Mo鋼(gang)在50℃、3.5%NaCl中的點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、縫(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及再(zai)鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)所造(zao)成的影(ying)(ying)響(xiang),得出(chu)的結(jie)論認(ren)為:在氮(dan)含(han)量低(0.03%以下(xia)(xia))的情況下(xia)(xia),點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)隨(sui)著鎳(nie)含(han)量發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua),在變(bian)為雙相鋼(gang)時,點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)最(zui)低,這一結(jie)果與前(qian)述(shu)岡田(tian)等(deng)人的結(jie)果一致。此(ci)外,金子等(deng)人還證明(ming),氮(dan)的添加使點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)升高,經(jing)過高溫加熱處理后的不銹(xiu)鋼(gang)點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下(xia)(xia)降(jiang),鎳(nie)含(han)量較低的不銹(xiu)鋼(gang)的變(bian)化(hua)更明(ming)顯(xian)。而且還證實了縫(feng)(feng)(feng)隙腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、點腐(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及縫(feng)(feng)(feng)隙再(zai)鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)受Ni、N含(han)量的影(ying)(ying)響(xiang)不大。


三(san)浦等(deng)人(1986年)通過(guo)6%FeCl3 水溶液中(zhong)的(de)臨(lin)(lin)界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)(du),評價了(le)鎳及氮含(han)(han)量(liang)發(fa)生(sheng)改變的(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)母(mu)材(cai)和焊接(jie)(jie)金(jin)屬(shu)的(de)耐點(dian)腐(fu)蝕性,結(jie)果顯(xian)示氮元素使(shi)臨(lin)(lin)界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)(du)上(shang)升(sheng);鎳含(han)(han)量(liang)增(zeng)加(jia)后,母(mu)材(cai)的(de)臨(lin)(lin)界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)(du)降低(di),而焊接(jie)(jie)材(cai)料的(de)臨(lin)(lin)界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)(du)升(sheng)高(gao),在(zai)鎳含(han)(han)量(liang)達到(dao)6%以上(shang)時,此(ci)溫度(du)(du)(du)大致(zhi)保(bao)持在(zai)一(yi)定水平(ping)。特別是在(zai)焊接(jie)(jie)金(jin)屬(shu)方面,Ni、N含(han)(han)量(liang)減少(shao)后,冷卻(que)過(guo)程中(zhong)γ的(de)析出得到(dao)抑制,碳或(huo)氮不能在(zai)γ中(zhong)完全固溶,導(dao)致(zhi)析出物的(de)生(sheng)成顯(xian)著,因此(ci)耐點(dian)腐(fu)蝕能力(li)降低(di)。


另外,岡山等(deng)(1987年)分析了合金元(yuan)(yuan)素對在25℃、12%NaCl溶液中得出的雙相不銹鋼(12種)脫(tuo)鈍化pH(pH4)值的影(ying)響(xiang),并把(ba)這一結(jie)果用下式表(biao)示(shi)出來(lai),其(qi)中合金元(yuan)(yuan)素表(biao)示(shi)為mass%.該式沒有(you)表(biao)明鉻和(he)氮的影(ying)響(xiang)。


pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95



2. 氮添加鋼中相比例的影響


 在研究相(xiang)比(bi)(bi)例對雙相(xiang)不銹鋼(gang)耐(nai)(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的影響(xiang)時,通過(guo)改變(bian)(bian)對耐(nai)(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)影響(xiang)小的氮(dan)含量(liang),或改變(bian)(bian)加熱溫度(du)(du)來改變(bian)(bian)相(xiang)比(bi)(bi)例。正如前面所講到(dao)的岡田等人的研究結果(guo),在沒有特別添加氮(dan)的雙相(xiang)不銹鋼(gang)中,γ相(xiang)從(cong)α相(xiang)中析出(chu)后,γ相(xiang)中所含的Cr、Mo量(liang)比(bi)(bi)α相(xiang)少,所以(yi)耐(nai)(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)能力下降,但在添加了(le)氮(dan)元素的雙相(xiang)不銹鋼(gang)中,當相(xiang)比(bi)(bi)例達到(dao)某一程度(du)(du)時,耐(nai)(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)升至最高。


 長(chang)田等(deng)(deng)(1981年(nian)(nian))(1984年(nian)(nian))在以(yi)23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主要(yao)成分(fen)的不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)中添(tian)加了(le)0.1%N,然后通過改(gai)(gai)變(bian)(bian)其中的鎳(nie)含量來(lai)改(gai)(gai)變(bian)(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li),使其構成各種雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang),然后對這些雙相(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)(gang)(gang)進行(xing)了(le)點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)測(ce)定(ding)(ding)和氯化鐵浸泡試驗(yan)(yan)。該試驗(yan)(yan)結果(guo)如圖(tu)8.10所示(shi),即(ji)使Cr、Mo含量相(xiang)(xiang)(xiang)同,當(dang)γ量達(da)到一(yi)定(ding)(ding)范圍(30%~40%)時,耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)能力達(da)到最高水平。另外,酒(jiu)井等(deng)(deng)人(1983年(nian)(nian))對由鎳(nie)含量發生改(gai)(gai)變(bian)(bian)的25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成的雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang),進行(xing)了(le)氯化鐵浸泡試驗(yan)(yan)來(lai)測(ce)定(ding)(ding)其耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性,結果(guo)顯示(shi)γ量在50%左(zuo)右時,耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性最好。另一(yi)方(fang)面(mian),藤原等(deng)(deng)(1987年(nian)(nian))把SUS329J3L 和相(xiang)(xiang)(xiang)當(dang)于329J4L的鋼(gang)(gang)(gang)材進行(xing)高溫(wen)處(chu)理,以(yi)改(gai)(gai)變(bian)(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li),然后通過氯化鐵浸泡試驗(yan)(yan)來(lai)檢測(ce)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性。該試驗(yan)(yan)結果(guo)同樣顯示(shi)在γ相(xiang)(xiang)(xiang)達(da)到某(mou)一(yi)比例(li)時,耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性為最高。


圖 10.jpg


 如上所述(shu),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例達(da)到(dao)某一(yi)(yi)程度時,耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)水(shui)平。根本等人(ren)(1987年)證實了(le),這(zhe)一(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例的(de)出現是由改善耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)元(yuan)素(su)Cr、Mo、N在各相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)構成不(bu)同而(er)引起的(de)。圖(tu)8.11模式化地表明了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例對雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)影(ying)(ying)響,其中(zhong)豎軸(zhou)表示根據(ju)Cr、Mo、N在各相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)含量(liang)所得出的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)指數(shu),而(er)Cr、Mo、N均為(wei)(wei)能(neng)顯著提高(gao)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)元(yuan)素(su)。當(dang)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)指數(shu)為(wei)(wei)a時,添加對耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)影(ying)(ying)響較小的(de)鎳元(yuan)素(su)使之成為(wei)(wei)由雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)構成,這(zhe)樣鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)生成元(yuan)素(su)Cr、Mo就固(gu)溶(rong)(rong)在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此(ci)該相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)升高(gao);而(er)在奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方面,雖然(ran)Cr、Mo含量(liang)有(you)所減少,但奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)的(de)生成元(yuan)素(su)氮(dan)固(gu)溶(rong)(rong)在奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此(ci)仍然(ran)表現出良(liang)好(hao)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力。當(dang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例達(da)到(dao)沒(mei)有(you)析(xi)出物質、兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)一(yi)(yi)致(圖(tu)中(zhong)的(de)箭頭(tou)位置)時,這(zhe)種(zhong)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)呈(cheng)現出最(zui)強的(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力。可以(yi)根據(ju)這(zhe)類圖(tu)斷定,在奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)或鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)分別有(you)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)出的(de)情況下,不(bu)管哪一(yi)(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都容(rong)易發(fa)生點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)。