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銹鋼局部腐蝕的影響比較復雜。


1. 鉬、鎳、氮(dan)元素的影響


 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(dan)可以改善耐點(dian)腐蝕(shi)性這一點(dian),已經在奧氏(shi)體不銹鋼(gang)中(zhong)得(de)到證(zheng)實,Streicherl 認(ren)為(wei)氮(dan)的耐點(dian)腐蝕(shi)性效果是奧氏(shi)體相穩定化(hua)的原(yuan)因(yin)。此后的研究證(zheng)實了氮(dan)能提(ti)高奧氏(shi)體鐵素(su)體(雙(shuang)相)不銹鋼(gang)的耐點(dian)腐蝕(shi)性,并且明(ming)確了氮(dan)與奧氏(shi)體的穩定度沒有直接關(guan)系。


  但是,岡田等(1972年)證實了在(zai)鐵素體(α)單相(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中(zhong)添加鎳后,奧(ao)氏體相(xiang)出(chu)現,從(cong)而變成a+γ的(de)(de)(de)雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang),這樣(yang)耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力(li)就會(hui)降低(di)(di),但繼續增加鎳的(de)(de)(de)含(han)量(liang)后,其耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性重新得到改善。然后再通過熱處理后,γ相(xiang)從(cong)α相(xiang)中(zhong)析出(chu),耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性仍舊降低(di)(di),這是因為γ相(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)Cr、Mo含(han)量(liang)減少的(de)(de)(de)緣故。該研(yan)究結果表明,在(zai)不(bu)(bu)含(han)氮(dan)元素的(de)(de)(de)情(qing)況下,雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)比單相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)耐點(dian)腐(fu)蝕(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。


  此外,小(xiao)林等(deng)(1980年)針(zhen)對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成的(de)雙相鋼,分析了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)元素對經過退火或高(gao)(gao)(gao)(gao)溫加(jia)熱后的(de)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電位的(de)影響,發現碳(tan)不影響耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性,氮(dan)使(shi)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性升高(gao)(gao)(gao)(gao)(如圖(tu)8.9所示(shi))。而且該圖(tu)顯示(shi)在含(han)有4%的(de)鎳時(shi),即使(shi)不特(te)地添加(jia)氮(dan)元素也具有良(liang)好的(de)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性,這是(shi)因為是(shi)鐵素體單(dan)相的(de)緣故(gu)。另外,越(yue)是(shi)鎳含(han)量(liang)多的(de)鋼材,氮(dan)含(han)量(liang)為0.02%~0.06%時(shi)的(de)點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電位越(yue)低,這是(shi)鎳含(han)量(liang)引(yin)起(qi)相比例發生變化的(de)結果。小(xiao)林等(deng)人進一步(bu)得出(chu),在含(han)氮(dan)鋼中添加(jia)0.1%以上的(de)鈦后,高(gao)(gao)(gao)(gao)溫加(jia)熱鋼材的(de)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力提高(gao)(gao)(gao)(gao),REM沒(mei)有產生影響;另外添加(jia)0.01%左右的(de)硼后,可以通過抑(yi)制α相的(de)析出(chu)來(lai)提高(gao)(gao)(gao)(gao)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性。


圖 9.jpg


金子等(deng)人(1985年)研究了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼在(zai)50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)(de)點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、縫隙腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)及再鈍(dun)(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)所造成(cheng)的(de)(de)(de)影響,得出(chu)的(de)(de)(de)結(jie)論認為:在(zai)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)低(0.03%以(yi)下)的(de)(de)(de)情況下,點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)隨著鎳含(han)量(liang)發生變(bian)化,在(zai)變(bian)為雙相(xiang)鋼時,點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)最低,這一結(jie)果(guo)與前述岡田等(deng)人的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)一致。此外(wai),金子等(deng)人還(huan)證(zheng)明(ming),氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)添(tian)加(jia)使點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)升高,經過高溫加(jia)熱(re)處理后的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)下降(jiang),鎳含(han)量(liang)較低的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)變(bian)化更(geng)明(ming)顯。而且(qie)還(huan)證(zheng)實(shi)了縫隙腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)、點腐蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)及縫隙再鈍(dun)(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)受Ni、N含(han)量(liang)的(de)(de)(de)影響不(bu)大。


三(san)浦等人(1986年)通過6%FeCl3 水溶液中的臨界(jie)點腐(fu)蝕溫(wen)(wen)(wen)度(du),評價了鎳(nie)(nie)及氮含(han)(han)量(liang)發生改變的22 Cr-3 Mo鋼的母材和焊(han)接(jie)金屬(shu)的耐(nai)點腐(fu)蝕性,結果顯示氮元素使(shi)臨界(jie)點腐(fu)蝕溫(wen)(wen)(wen)度(du)上升;鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)增加(jia)后,母材的臨界(jie)點腐(fu)蝕溫(wen)(wen)(wen)度(du)降低,而焊(han)接(jie)材料的臨界(jie)點腐(fu)蝕溫(wen)(wen)(wen)度(du)升高,在(zai)鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)達到6%以上時,此(ci)溫(wen)(wen)(wen)度(du)大致(zhi)保持在(zai)一定水平。特別(bie)是在(zai)焊(han)接(jie)金屬(shu)方(fang)面(mian),Ni、N含(han)(han)量(liang)減少后,冷卻過程中γ的析出(chu)(chu)得到抑制,碳或氮不能在(zai)γ中完全(quan)固(gu)溶,導(dao)致(zhi)析出(chu)(chu)物的生成顯著,因此(ci)耐(nai)點腐(fu)蝕能力降低。


另外,岡山等(1987年)分析(xi)了合(he)金元(yuan)素對在25℃、12%NaCl溶液中得出的(de)(de)雙相不銹鋼(12種(zhong))脫鈍化pH(pH4)值的(de)(de)影(ying)(ying)響,并把這一結果用下式表(biao)示(shi)出來,其中合(he)金元(yuan)素表(biao)示(shi)為mass%.該式沒有表(biao)明(ming)鉻和氮的(de)(de)影(ying)(ying)響。


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



2. 氮添(tian)加鋼中相(xiang)比例的影響


 在研(yan)究(jiu)(jiu)相(xiang)比例(li)對(dui)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕性(xing)的(de)影響時,通過改(gai)變對(dui)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕性(xing)影響小的(de)氮含量,或改(gai)變加熱溫(wen)度來改(gai)變相(xiang)比例(li)。正如前面(mian)所講到(dao)的(de)岡(gang)田等(deng)人的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)結果,在沒(mei)有特別添加氮的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong),γ相(xiang)從α相(xiang)中(zhong)析出后(hou),γ相(xiang)中(zhong)所含的(de)Cr、Mo量比α相(xiang)少,所以耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕能力下降(jiang),但在添加了氮元(yuan)素的(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong),當相(xiang)比例(li)達到(dao)某一程度時,耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕性(xing)升至最高(gao)。


 長田(tian)等(1981年)(1984年)在(zai)(zai)以23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為(wei)主要(yao)成(cheng)分(fen)的(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)中(zhong)添加(jia)了(le)(le)0.1%N,然(ran)后(hou)通過(guo)改(gai)變(bian)(bian)其中(zhong)的(de)鎳(nie)含(han)(han)量來(lai)改(gai)變(bian)(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li),使(shi)其構成(cheng)各(ge)種(zhong)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang),然(ran)后(hou)對這些雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)進行了(le)(le)點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)電位測定和氯(lv)(lv)化鐵浸泡試(shi)(shi)驗(yan)。該試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果(guo)如圖8.10所(suo)示(shi),即使(shi)Cr、Mo含(han)(han)量相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同,當γ量達到(dao)(dao)一定范圍(30%~40%)時,耐點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)能力達到(dao)(dao)最(zui)高水平。另(ling)(ling)外,酒井等人(ren)(1983年)對由鎳(nie)含(han)(han)量發生(sheng)改(gai)變(bian)(bian)的(de)25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成(cheng)的(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang),進行了(le)(le)氯(lv)(lv)化鐵浸泡試(shi)(shi)驗(yan)來(lai)測定其耐點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing),結(jie)(jie)果(guo)顯示(shi)γ量在(zai)(zai)50%左右時,耐點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)最(zui)好。另(ling)(ling)一方面,藤(teng)原等(1987年)把SUS329J3L 和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)當于329J4L的(de)鋼(gang)材進行高溫處理(li),以改(gai)變(bian)(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li),然(ran)后(hou)通過(guo)氯(lv)(lv)化鐵浸泡試(shi)(shi)驗(yan)來(lai)檢(jian)測耐點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)。該試(shi)(shi)驗(yan)結(jie)(jie)果(guo)同樣顯示(shi)在(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)達到(dao)(dao)某一比例(li)時,耐點(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)為(wei)最(zui)高。


圖 10.jpg


 如(ru)上所述(shu),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)達(da)到(dao)某一(yi)程度時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)達(da)到(dao)最(zui)高(gao)水平。根本(ben)等人(1987年)證(zheng)實了(le),這一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)的(de)(de)(de)出(chu)現是(shi)由改善耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)元素(su)Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)構(gou)成不(bu)同而(er)引起的(de)(de)(de)。圖8.11模式化(hua)地(di)表明了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)對雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)影響(xiang),其中豎軸表示(shi)根據(ju)Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)含(han)量所得出(chu)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)指數(shu),而(er)Cr、Mo、N均為能(neng)顯著提(ti)高(gao)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)元素(su)。當鐵(tie)素(su)體(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)指數(shu)為a時(shi),添(tian)加對耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)影響(xiang)較小的(de)(de)(de)鎳元素(su)使之成為由雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)構(gou)成,這樣鐵(tie)素(su)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成元素(su)Cr、Mo就固(gu)溶在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中,因(yin)此(ci)(ci)該相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)升高(gao);而(er)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方(fang)面,雖然Cr、Mo含(han)量有(you)所減少,但奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成元素(su)氮固(gu)溶在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中,因(yin)此(ci)(ci)仍(reng)然表現出(chu)良好的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力。當相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)達(da)到(dao)沒有(you)析出(chu)物(wu)質(zhi)、兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)一(yi)致(zhi)(圖中的(de)(de)(de)箭頭位(wei)置)時(shi),這種雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼呈現出(chu)最(zui)強(qiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力。可以根據(ju)這類圖斷定(ding),在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼或鐵(tie)素(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中分別有(you)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu)的(de)(de)(de)情況下,不(bu)管哪一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發生(sheng)(sheng)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。