浙江至德鋼業有限公司為了研究1Cr17Mn6Ni5N奧氏體91香蕉視頻app:不銹鋼管的91香蕉視頻app:晶間腐蝕行為，通過光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XＲD)和晶間腐蝕試驗研究了其在不同敏化溫度和冷卻方式下，晶間碳化物的析出和耐晶間腐蝕性能的變化。結果表明:1Cr17Mn6Ni5N奧氏體不銹鋼管在敏化溫度區間內加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度的上升而增加，加熱溫度為850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3;在敏化溫度區間內相同加熱溫度時，水冷可顯著減少其晶界碳化物的析出;1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。


 晶間腐蝕是91香蕉視頻app:奧氏體不銹鋼應用中常見的一種局部腐蝕，產生的根本原因是熱處理、焊接或其他受熱過程中的熱循環使其晶界析出碳化物，晶界附近的鉻含量減小至小于12%而形成了“貧鉻區”，腐蝕介質的作用貧鉻區便產生晶間腐蝕。常用的202，91香蕉視頻app:304不銹鋼一般在650℃左右對晶間腐蝕最為敏感，且主要晶間析出物為Cr23C6。然而，由于各種不銹鋼化學成分的差異，其晶間腐蝕敏化溫度和晶間碳化物的析出會發生變化，因而呈現出的最敏感溫度范圍也不同。


 本工作通過分析不(bu)(bu)同溫度下1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)的(de)碳化物(wu)析出(chu)和晶間腐蝕(shi)，研究了(le)不(bu)(bu)同熱循環對其碳化物(wu)析出(chu)的(de)影響(xiang)規律，并對影響(xiang)因素進行了(le)分析，以期為1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼管(guan)(guan)的(de)應用提供(gong)借鑒。


一、試驗


 以(yi)熱軋退火(huo)酸洗后的(de)1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管為基(ji)材，其顯微(wei)結構(gou)為單相奧(ao)氏體(ti)組(zu)織，主(zhu)要化(hua)學成分見表(biao)。將1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管分別(bie)加熱至450，650，850℃，保溫10分鐘，分別(bie)采用水冷(leng)和空冷(leng)方式(shi)冷(leng)卻到室(shi)溫。依據GB/T4334－2008《金(jin)(jin)屬和合金(jin)(jin)的(de)腐(fu)蝕———不銹(xiu)鋼晶間腐(fu)蝕試驗方法(fa)》(E方法(fa)急性試驗)，將其線切割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號SiC金(jin)(jin)相砂紙(zhi)逐級打磨(mo)表(biao)面(mian)，并用無水乙醇清洗。


 將100g符合GB/T665的硫酸(suan)銅(tong)分(fen)析純溶(rong)于700mL蒸餾水中;加入100mL符合GB/T625的純硫酸(suan)，用(yong)蒸餾水稀(xi)釋(shi)至1000mL，配(pei)制成硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)溶(rong)液。在帶磨口的錐形(xing)瓶底鋪上一層純度不小于99.5%(質量分(fen)數)的銅(tong)屑，放入試(shi)樣(yang);倒(dao)入硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)溶(rong)液，使試(shi)樣(yang)處于全浸(jin)泡狀態，裝上回(hui)流冷(leng)凝器，接通(tong)冷(leng)卻水，將溶(rong)液加熱至微沸，保持16小時后取出。


 用(yong)蒸(zheng)餾水沖洗掉表面腐(fu)蝕(shi)介質并用(yong)毛刷和(he)10%鹽酸清除腐(fu)蝕(shi)產物，用(yong)無水乙醇脫水并烘干，用(yong)電子(zi)天(tian)平稱重，計算(suan)其平均腐(fu)蝕(shi)速率:


v = m1-m2A·t


   式中 v———平均腐蝕速率，g/(mm2·h)


 m1，m2———試樣腐蝕前后的質量，g


         A———試樣工作表面積，mm2


          t———試驗周期，h


 采用(yong)ZWICKZ1200型萬能材料試(shi)(shi)驗機(ji)進行彎曲試(shi)(shi)驗，試(shi)(shi)樣(yang)彎曲角(jiao)度(du)為180°;用(yong)10倍放大鏡檢(jian)查彎頭處是否有因晶(jing)間腐蝕而產生(sheng)的裂紋(wen)，以確(que)定1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管晶(jing)間腐蝕的敏感性。


 晶間腐蝕后截取金相試樣，用200mL HCl+5g FeCl3+100mL H2O 溶液浸蝕后，采用Leica金相顯微鏡觀察其顯微組織。以晶間腐蝕后的試樣為陽極，鉑電極為陰極，在35%(質量分數)HClO4的酒精溶液中電解30分鐘，收集、過濾容器底部的沉積物，通過TD-3700X射線衍射儀分析其析出物的物相。



二(er)、結果與討論


1. 顯微組織


  圖(tu)為(wei)(wei)1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管不同加熱溫度(du)(du)空(kong)冷、水(shui)冷后晶(jing)間腐蝕的(de)(de)顯(xian)微組織(zhi)。由圖(tu)可以看(kan)出(chu):試樣(yang)晶(jing)界(jie)(jie)析(xi)出(chu)物隨加熱溫度(du)(du)的(de)(de)上升而(er)增加，加熱溫度(du)(du)為(wei)(wei)850℃時(shi)，晶(jing)界(jie)(jie)析(xi)出(chu)物最(zui)多;水(shui)冷條件下試樣(yang)的(de)(de)晶(jing)界(jie)(jie)析(xi)出(chu)物少于空(kong)冷試樣(yang)。


2. 晶間腐蝕速率


  圖(tu)為3種加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)、2種冷卻方(fang)式時(shi)試(shi)樣(yang)的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)。由圖(tu)可以(yi)看出: 2種冷卻方(fang)式試(shi)樣(yang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)變化趨勢相同，腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)隨著加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)上升(sheng)而增(zeng)加(jia)，加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)為850℃時(shi)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)最大;空(kong)冷試(shi)樣(yang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)大于水冷試(shi)樣(yang)，加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)由650℃增(zeng)加(jia)到(dao)850℃時(shi)，試(shi)樣(yang)的(de)腐(fu)蝕(shi)速(su)率(lv)(lv)增(zeng)加(jia)幅(fu)(fu)度(du)明(ming)顯大于加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)由450℃到(dao)650℃時(shi)的(de)幅(fu)(fu)度(du)。由此可知，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管的(de)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感性隨加(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)升(sheng)高(gao)而增(zeng)加(jia)。


3. 析出(chu)物(wu)的物(wu)相


  圖為3種加熱溫度空冷、水冷后試樣的晶間析出物的XRD分析結果。由圖可以看出，試樣晶間析出物主要為Cr23C6和Cr7C3。


  圖為3種加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)空(kong)(kong)冷、水冷后試(shi)(shi)樣(yang)的(de)晶(jing)間析(xi)出物(wu)峰(feng)值(zhi)(zhi)的(de)強(qiang)度(du)(du)。由(you)圖可以看出:空(kong)(kong)冷試(shi)(shi)樣(yang)晶(jing)間析(xi)出物(wu)的(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)大于水冷試(shi)(shi)樣(yang)，2種冷卻方式(shi)的(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)變化趨勢相同(tong);峰(feng)值(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)隨著加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)的(de)上(shang)升而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，850℃時(shi)峰(feng)值(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)最大;加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)由(you)650℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到850℃時(shi)，峰(feng)值(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)幅(fu)度(du)(du)明顯大于加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)由(you)450℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到650℃時(shi)的(de)幅(fu)度(du)(du)。由(you)此可知，16Cr奧氏體不銹鋼的(de)晶(jing)間析(xi)出物(wu)在加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)為850℃時(shi)顯著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，這與試(shi)(shi)樣(yang)晶(jing)間腐蝕速率的(de)變化趨勢相同(tong)。


  通常，鋼中含碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求，鋼中加入鈦，鈮等元素能形成穩定碳化物(TiC或NbC)，也可防止其晶間腐蝕。鋼中含有的某些合金元素也會促進碳化物的析出，如硅元素，即使在鋼中碳含量很低的情況下，它的偏析也會促使碳化物在較短的時間內析出，從而造成晶間腐蝕。因為1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中碳含量為0.068%，硅含量為0.450%，且不含鈦和鈮等強碳化物形成元素，故在加熱保溫過程中出現了碳化物的析出。在不含鈦，鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中Cr23C6為主要碳化物，而在1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中則因碳含量較高而出現了Cr7C3。


  加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)、保溫(wen)(wen)(wen)時間及(ji)冷(leng)卻(que)方式主要通過(guo)影(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)擴散(san)(san)而影(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)碳(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)中的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)約為0.006%，600℃時溶(rong)(rong)解度(du)約為0.030%，1000℃時約為0.180%，隨(sui)著(zhu)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)增加(jia)，碳(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)中的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)增加(jia)。在(zai)(zai)隨(sui)后(hou)的(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)過(guo)程中，溶(rong)(rong)解在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)中的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)會(hui)隨(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)降低而析(xi)出(chu)，在(zai)(zai)敏化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)區間停留時間越(yue)長，碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)擴散(san)(san)越(yue)充分，晶(jing)(jing)界處鉻便會(hui)與碳(tan)(tan)(tan)結合形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)。冷(leng)卻(que)速度(du)可以通過(guo)影(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)擴散(san)(san)而影(ying)響(xiang)晶(jing)(jing)界碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)，冷(leng)卻(que)速度(du)越(yue)快，碳(tan)(tan)(tan)原(yuan)(yuan)子(zi)(zi)在(zai)(zai)敏化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)區間擴散(san)(san)越(yue)不(bu)充分，晶(jing)(jing)間碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)就越(yue)少。因此，在(zai)(zai)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼(gang)管敏化(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(400～900℃)內(nei)，加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)(wen)度(du)越(yue)高、冷(leng)卻(que)速度(du)越(yue)慢，碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)越(yue)多(duo)，水冷(leng)試(shi)樣的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)界析(xi)出(chu)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)物(wu)遠少于空冷(leng)。


4. 晶間腐蝕的敏感性


1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼(gang)管彎(wan)曲后雖然晶界存在(zai)黑色析出物，但表面均未產生晶間(jian)腐蝕(shi)裂紋，因而對晶間(jian)腐蝕(shi)不(bu)敏感。



三、結論


1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管在敏化溫度區間加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度上升而增加，加熱溫度850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3。在敏化溫度區間加熱至相同溫度時，水冷可顯著減少晶界碳化物析出。1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。