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(gang)局部腐蝕的影響比較復雜。


1. 鉬(mu)、鎳、氮元(yuan)素的影響(xiang)


 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(ke)以改善耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕性這一點(dian),已經在奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)中得到證實(shi),Streicherl 認為氮的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕性效果(guo)是奧氏體(ti)(ti)相(xiang)穩定(ding)化的(de)(de)(de)原因。此后的(de)(de)(de)研究(jiu)證實(shi)了氮能提(ti)高奧氏體(ti)(ti)鐵素體(ti)(ti)(雙相(xiang))不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕性,并且明確了氮與奧氏體(ti)(ti)的(de)(de)(de)穩定(ding)度(du)沒有直(zhi)接(jie)關系。


  但是,岡田等(1972年)證實了在鐵素(su)(su)體(α)單相(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中添加鎳后,奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)出(chu)現,從(cong)而變成(cheng)a+γ的雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang),這(zhe)樣耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能力就(jiu)會降(jiang)低(di),但繼續(xu)增加鎳的含量(liang)后,其(qi)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性重新(xin)得到(dao)改善(shan)。然后再通過熱處理后,γ相(xiang)(xiang)從(cong)α相(xiang)(xiang)中析出(chu),耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性仍舊降(jiang)低(di),這(zhe)是因為γ相(xiang)(xiang)中的Cr、Mo含量(liang)減少(shao)的緣故。該研究結(jie)果表明,在不含氮元素(su)(su)的情況下,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)比單相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的耐點(dian)(dian)腐(fu)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。


  此外,小(xiao)林等(1980年)針對(dui)22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成(cheng)的(de)(de)雙相(xiang)鋼,分析(xi)了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等元(yuan)素(su)(su)對(dui)經(jing)過(guo)退(tui)火或高(gao)溫加(jia)(jia)(jia)熱后的(de)(de)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位的(de)(de)影(ying)響(xiang),發現(xian)碳不影(ying)響(xiang)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),氮(dan)使(shi)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)升(sheng)高(gao)(如圖8.9所(suo)示)。而(er)且該圖顯示在含(han)(han)有(you)4%的(de)(de)鎳時(shi),即使(shi)不特地添加(jia)(jia)(jia)氮(dan)元(yuan)素(su)(su)也具有(you)良好的(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),這是(shi)因為(wei)是(shi)鐵素(su)(su)體單相(xiang)的(de)(de)緣故(gu)。另外,越是(shi)鎳含(han)(han)量(liang)多(duo)的(de)(de)鋼材,氮(dan)含(han)(han)量(liang)為(wei)0.02%~0.06%時(shi)的(de)(de)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位越低,這是(shi)鎳含(han)(han)量(liang)引(yin)起相(xiang)比(bi)例發生(sheng)變化(hua)的(de)(de)結果(guo)。小(xiao)林等人(ren)進一步(bu)得出(chu)(chu),在含(han)(han)氮(dan)鋼中(zhong)添加(jia)(jia)(jia)0.1%以(yi)上的(de)(de)鈦(tai)后,高(gao)溫加(jia)(jia)(jia)熱鋼材的(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能力提(ti)高(gao),REM沒有(you)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang);另外添加(jia)(jia)(jia)0.01%左右的(de)(de)硼(peng)后,可以(yi)通過(guo)抑(yi)制α相(xiang)的(de)(de)析(xi)出(chu)(chu)來提(ti)高(gao)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)。


圖 9.jpg


金子等人(1985年)研究了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼在50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)、縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)及再鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)所造成的(de)(de)影響(xiang),得出的(de)(de)結論認為:在氮含量低(0.03%以下)的(de)(de)情(qing)況(kuang)下,點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)隨(sui)著鎳含量發生變化(hua),在變為雙相鋼時(shi),點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)最低,這一結果與前述岡田等人的(de)(de)結果一致。此(ci)外(wai),金子等人還證(zheng)明(ming),氮的(de)(de)添加使點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)升高,經(jing)過高溫加熱處理(li)后的(de)(de)不銹鋼點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)下降,鎳含量較(jiao)低的(de)(de)不銹鋼的(de)(de)變化(hua)更(geng)明(ming)顯。而且還證(zheng)實了縫隙腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)、點腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)及縫隙再鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)受Ni、N含量的(de)(de)影響(xiang)不大。


三浦等人(1986年)通(tong)過6%FeCl3 水溶液中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)溫度,評(ping)價了鎳(nie)及氮(dan)含(han)量(liang)發(fa)生(sheng)改變的(de)(de)22 Cr-3 Mo鋼(gang)的(de)(de)母材(cai)和(he)焊(han)接(jie)金(jin)屬的(de)(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性,結果顯示氮(dan)元(yuan)素(su)使(shi)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)溫度上升(sheng);鎳(nie)含(han)量(liang)增(zeng)加后(hou),母材(cai)的(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)溫度降(jiang)低,而焊(han)接(jie)材(cai)料的(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)溫度升(sheng)高,在鎳(nie)含(han)量(liang)達到6%以上時,此溫度大致(zhi)保持(chi)在一定水平。特別是在焊(han)接(jie)金(jin)屬方面(mian),Ni、N含(han)量(liang)減少(shao)后(hou),冷卻過程中(zhong)(zhong)(zhong)γ的(de)(de)析出(chu)得到抑制,碳或氮(dan)不能在γ中(zhong)(zhong)(zhong)完(wan)全固溶,導致(zhi)析出(chu)物的(de)(de)生(sheng)成顯著(zhu),因此耐點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能力降(jiang)低。


另外,岡山等(1987年)分析(xi)了合(he)金(jin)元(yuan)素(su)對在25℃、12%NaCl溶液中(zhong)得(de)出的(de)(de)雙相不銹鋼(12種)脫鈍化pH(pH4)值(zhi)的(de)(de)影響(xiang),并把這一結果(guo)用(yong)下式表示出來,其中(zhong)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)表示為mass%.該式沒有表明鉻和氮的(de)(de)影響(xiang)。


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



2. 氮(dan)添加鋼中(zhong)相比例的影響


 在(zai)研究相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例(li)對(dui)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼耐點(dian)腐蝕(shi)性的(de)(de)影響時,通過改(gai)變對(dui)耐點(dian)腐蝕(shi)性影響小的(de)(de)氮(dan)含(han)量,或改(gai)變加熱溫度來(lai)改(gai)變相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例(li)。正如前面所講到(dao)的(de)(de)岡田等(deng)人的(de)(de)研究結果(guo),在(zai)沒有特別添(tian)加氮(dan)的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong),γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析(xi)出后,γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)所含(han)的(de)(de)Cr、Mo量比(bi)(bi)(bi)α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)少,所以耐點(dian)腐蝕(shi)能力下降,但在(zai)添(tian)加了氮(dan)元素的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong),當相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)(bi)例(li)達到(dao)某(mou)一程度時,耐點(dian)腐蝕(shi)性升(sheng)至最高(gao)。


 長田(tian)等(deng)(1981年(nian))(1984年(nian))在(zai)(zai)以23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主(zhu)要成(cheng)分的不銹鋼(gang)(gang)中添加了(le)0.1%N,然(ran)后通過(guo)(guo)改(gai)(gai)變(bian)其中的鎳含(han)量來改(gai)(gai)變(bian)相(xiang)比例,使其構成(cheng)各種(zhong)雙相(xiang)鋼(gang)(gang),然(ran)后對這些雙相(xiang)鋼(gang)(gang)進行(xing)了(le)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電位測(ce)定和(he)氯化鐵浸(jin)泡(pao)試(shi)驗。該(gai)試(shi)驗結(jie)(jie)果如圖8.10所(suo)示,即使Cr、Mo含(han)量相(xiang)同,當γ量達(da)到一(yi)(yi)定范(fan)圍(30%~40%)時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力達(da)到最高(gao)水平。另外,酒井等(deng)人(1983年(nian))對由鎳含(han)量發生(sheng)改(gai)(gai)變(bian)的25Cr和(he)22Cr-3Mo-0.15N-xNi組(zu)成(cheng)的雙相(xiang)不銹鋼(gang)(gang),進行(xing)了(le)氯化鐵浸(jin)泡(pao)試(shi)驗來測(ce)定其耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),結(jie)(jie)果顯示γ量在(zai)(zai)50%左右(you)時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)最好。另一(yi)(yi)方面,藤原等(deng)(1987年(nian))把SUS329J3L 和(he)相(xiang)當于329J4L的鋼(gang)(gang)材進行(xing)高(gao)溫(wen)處理,以改(gai)(gai)變(bian)相(xiang)比例,然(ran)后通過(guo)(guo)氯化鐵浸(jin)泡(pao)試(shi)驗來檢測(ce)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)。該(gai)試(shi)驗結(jie)(jie)果同樣(yang)顯示在(zai)(zai)γ相(xiang)達(da)到某一(yi)(yi)比例時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)為最高(gao)。


圖 10.jpg


 如上所述,相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)達到(dao)(dao)某一程度(du)時,耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)達到(dao)(dao)最(zui)高(gao)水平(ping)。根本等人(1987年)證(zheng)實了,這一相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)的(de)(de)出現(xian)(xian)是由改善(shan)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)元素(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)構(gou)成(cheng)不(bu)(bu)同而引起的(de)(de)。圖8.11模式化(hua)地表(biao)明了相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)對(dui)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)影響,其中(zhong)豎(shu)軸表(biao)示根據Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)含(han)量所得出的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)指數,而Cr、Mo、N均(jun)為(wei)能(neng)(neng)顯著提(ti)高(gao)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)元素(su)(su)。當鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)單相(xiang)(xiang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)指數為(wei)a時,添加(jia)對(dui)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)影響較小的(de)(de)鎳元素(su)(su)使之成(cheng)為(wei)由雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)構(gou)成(cheng),這樣鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)的(de)(de)生(sheng)成(cheng)元素(su)(su)Cr、Mo就(jiu)固溶(rong)在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong),因此該相(xiang)(xiang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)升高(gao);而在(zai)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)方(fang)面,雖然(ran)Cr、Mo含(han)量有所減少,但(dan)奧(ao)氏體(ti)的(de)(de)生(sheng)成(cheng)元素(su)(su)氮固溶(rong)在(zai)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong),因此仍然(ran)表(biao)現(xian)(xian)出良(liang)好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力。當相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)(li)達到(dao)(dao)沒有析(xi)出物質、兩相(xiang)(xiang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)一致(zhi)(圖中(zhong)的(de)(de)箭(jian)頭位置)時,這種(zhong)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼呈現(xian)(xian)出最(zui)強的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)(neng)力。可以根據這類圖斷(duan)定,在(zai)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼或(huo)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹鋼中(zhong)分別有鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)或(huo)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)析(xi)出的(de)(de)情況(kuang)下,不(bu)(bu)管哪一相(xiang)(xiang)都容易(yi)發(fa)生(sheng)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。