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(mu)、鎳、氮元素(su)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。

氮可以改善(shan)耐點(dian)腐蝕性這一(yi)點(dian),已經在(zai)奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)中得到證(zheng)實(shi),Streicherl 認(ren)為氮的(de)耐點(dian)腐蝕性效果是奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)穩定(ding)(ding)化的(de)原因。此(ci)后的(de)研究證(zheng)實(shi)了氮能提高奧(ao)氏體(ti)鐵(tie)素體(ti)(雙相(xiang)(xiang))不銹鋼(gang)的(de)耐點(dian)腐蝕性,并且明確了氮與奧(ao)氏體(ti)的(de)穩定(ding)(ding)度沒有直接關(guan)系。
但是,岡田(tian)等(1972年(nian))證實了在鐵(tie)素(su)體(α)單相(xiang)(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)(gang)(gang)中添加鎳后,奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)出現(xian),從(cong)而變(bian)成a+γ的雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang),這樣耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)能力就(jiu)會降低,但繼續增加鎳的含量后,其耐(nai)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)(xiang)(xiang)從(cong)α相(xiang)(xiang)(xiang)中析出,耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性仍舊降低,這是因為γ相(xiang)(xiang)(xiang)中的Cr、Mo含量減(jian)少的緣故。該研(yan)究結果表(biao)明(ming),在不(bu)含氮(dan)元素(su)的情況下,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)比單相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性差(cha)。
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,小林(lin)等(deng)(1980年)針對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成的(de)(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼,分(fen)析(xi)了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)元素(su)對經(jing)過退(tui)火(huo)或高(gao)溫加熱后(hou)的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響,發(fa)現碳不影(ying)(ying)響耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),氮使耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)升高(gao)(如圖(tu)8.9所示(shi))。而且該(gai)圖(tu)顯示(shi)在(zai)含有(you)(you)4%的(de)(de)(de)(de)鎳時,即使不特地添加氮元素(su)也具有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing),這是(shi)(shi)因(yin)為(wei)是(shi)(shi)鐵(tie)素(su)體單相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)緣(yuan)故。另(ling)外,越(yue)是(shi)(shi)鎳含量(liang)多(duo)的(de)(de)(de)(de)鋼材,氮含量(liang)為(wei)0.02%~0.06%時的(de)(de)(de)(de)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位越(yue)低,這是(shi)(shi)鎳含量(liang)引起相(xiang)(xiang)比(bi)例發(fa)生變(bian)化的(de)(de)(de)(de)結(jie)果。小林(lin)等(deng)人進一步得出(chu),在(zai)含氮鋼中添加0.1%以上的(de)(de)(de)(de)鈦后(hou),高(gao)溫加熱鋼材的(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力提(ti)高(gao),REM沒有(you)(you)產生影(ying)(ying)響;另(ling)外添加0.01%左右的(de)(de)(de)(de)硼后(hou),可以通過抑制(zhi)α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)來提(ti)高(gao)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)。

金子等(deng)(deng)人(1985年)研究(jiu)了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼(gang)在(zai)50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)及(ji)再(zai)(zai)鈍化(hua)電(dian)位(wei)(wei)所造成的(de)(de)(de)(de)影響,得出的(de)(de)(de)(de)結論認為:在(zai)氮含(han)量(liang)低(di)(di)(0.03%以下(xia))的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia),點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)隨著鎳(nie)含(han)量(liang)發生變化(hua),在(zai)變為雙相鋼(gang)時,點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)最低(di)(di),這一結果與前述岡田等(deng)(deng)人的(de)(de)(de)(de)結果一致。此外,金子等(deng)(deng)人還(huan)證明(ming),氮的(de)(de)(de)(de)添(tian)加使點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)升高,經過高溫(wen)加熱處理后(hou)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)下(xia)降(jiang),鎳(nie)含(han)量(liang)較低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)更明(ming)顯。而且還(huan)證實了縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)、點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)(wei)及(ji)縫(feng)隙再(zai)(zai)鈍化(hua)電(dian)位(wei)(wei)受Ni、N含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)影響不(bu)大(da)。
三浦(pu)等人(ren)(1986年)通過6%FeCl3 水溶液中的(de)(de)臨界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)(wen)度,評(ping)價了鎳(nie)及氮(dan)含(han)量(liang)發生(sheng)改變的(de)(de)22 Cr-3 Mo鋼(gang)的(de)(de)母(mu)材(cai)和焊接金(jin)屬(shu)(shu)的(de)(de)耐點(dian)(dian)腐蝕(shi)性,結果顯(xian)示氮(dan)元素使(shi)臨界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)(wen)度上升;鎳(nie)含(han)量(liang)增加后(hou),母(mu)材(cai)的(de)(de)臨界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)(wen)度降(jiang)低,而(er)焊接材(cai)料的(de)(de)臨界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)(wen)度升高,在鎳(nie)含(han)量(liang)達到6%以上時,此溫(wen)(wen)度大(da)致保持(chi)在一定水平。特別是在焊接金(jin)屬(shu)(shu)方面(mian),Ni、N含(han)量(liang)減少(shao)后(hou),冷卻(que)過程中γ的(de)(de)析(xi)(xi)出得到抑制,碳或氮(dan)不(bu)能(neng)在γ中完(wan)全固溶,導致析(xi)(xi)出物(wu)的(de)(de)生(sheng)成顯(xian)著,因此耐點(dian)(dian)腐蝕(shi)能(neng)力降(jiang)低。
另(ling)外,岡山等(1987年)分(fen)析了合金(jin)元素對在25℃、12%NaCl溶(rong)液中得出(chu)的雙(shuang)相不(bu)銹鋼(12種)脫鈍化pH(pH4)值的影響,并把這一結(jie)果用(yong)下式表(biao)示(shi)出(chu)來,其中合金(jin)元素表(biao)示(shi)為mass%.該(gai)式沒有表(biao)明鉻和氮的影響。
pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95
2. 氮添(tian)加鋼中相(xiang)比(bi)例(li)的影(ying)響
在研究(jiu)相(xiang)比例對(dui)(dui)雙相(xiang)不銹鋼(gang)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)的影(ying)響(xiang)時,通(tong)過改(gai)變對(dui)(dui)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)影(ying)響(xiang)小的氮(dan)含量(liang),或改(gai)變加熱(re)溫度(du)來(lai)改(gai)變相(xiang)比例。正如前(qian)面所(suo)講到的岡田等人的研究(jiu)結(jie)果,在沒有特(te)別(bie)添(tian)加氮(dan)的雙相(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(suo)含的Cr、Mo量(liang)比α相(xiang)少(shao),所(suo)以(yi)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕能力(li)下降,但(dan)在添(tian)加了氮(dan)元素的雙相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong),當(dang)相(xiang)比例達到某(mou)一程度(du)時,耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)升至最高(gao)。
長田等(1981年)(1984年)在(zai)(zai)以23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主要成分(fen)的不銹(xiu)鋼中添(tian)加了(le)0.1%N,然后通過(guo)改變(bian)其中的鎳含(han)量(liang)(liang)來(lai)改變(bian)相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li),使其構成各種雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼,然后對這些雙(shuang)相(xiang)(xiang)鋼進(jin)行了(le)點(dian)腐(fu)蝕電位(wei)測(ce)(ce)定(ding)(ding)和氯化(hua)鐵(tie)(tie)浸(jin)泡試(shi)驗(yan)。該試(shi)驗(yan)結(jie)果如圖(tu)8.10所示(shi),即使Cr、Mo含(han)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)同,當γ量(liang)(liang)達(da)到一定(ding)(ding)范圍(wei)(30%~40%)時,耐點(dian)腐(fu)蝕能力達(da)到最高水平。另(ling)外,酒(jiu)井等人(1983年)對由鎳含(han)量(liang)(liang)發(fa)生改變(bian)的25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組(zu)成的雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼,進(jin)行了(le)氯化(hua)鐵(tie)(tie)浸(jin)泡試(shi)驗(yan)來(lai)測(ce)(ce)定(ding)(ding)其耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing),結(jie)果顯示(shi)γ量(liang)(liang)在(zai)(zai)50%左(zuo)右(you)時,耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing)最好。另(ling)一方(fang)面,藤(teng)原等(1987年)把SUS329J3L 和相(xiang)(xiang)當于329J4L的鋼材(cai)進(jin)行高溫處(chu)理,以改變(bian)相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li),然后通過(guo)氯化(hua)鐵(tie)(tie)浸(jin)泡試(shi)驗(yan)來(lai)檢測(ce)(ce)耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing)。該試(shi)驗(yan)結(jie)果同樣(yang)顯示(shi)在(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)達(da)到某一比(bi)例(li)(li)時,耐點(dian)腐(fu)蝕性(xing)為最高。

如上所述,相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到某一程度時,耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)達到最(zui)高水平。根(gen)本等人(1987年)證(zheng)實(shi)了,這(zhe)一相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)現是由(you)改善耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)構成(cheng)(cheng)不(bu)同而(er)(er)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。圖(tu)8.11模式(shi)化地表(biao)(biao)明(ming)了相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)對(dui)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,其中(zhong)豎軸表(biao)(biao)示(shi)根(gen)據Cr、Mo、N在(zai)(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含量所得出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)指(zhi)數,而(er)(er)Cr、Mo、N均(jun)為能顯著提(ti)高耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)。當鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)指(zhi)數為a時,添加對(dui)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)影(ying)響較小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳元(yuan)素(su)(su)(su)(su)使之(zhi)成(cheng)(cheng)為由(you)雙相(xiang)(xiang)(xiang)構成(cheng)(cheng),這(zhe)樣鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)Cr、Mo就固溶在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此(ci)該(gai)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)升高;而(er)(er)在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)方面(mian),雖然Cr、Mo含量有(you)(you)所減少,但(dan)奧氏(shi)(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)氮固溶在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此(ci)仍(reng)然表(biao)(biao)現出(chu)良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)。當相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到沒有(you)(you)析(xi)(xi)出(chu)物質(zhi)、兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)一致(圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)箭(jian)頭位置)時,這(zhe)種雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼呈現出(chu)最(zui)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)。可以根(gen)據這(zhe)類圖(tu)斷(duan)定,在(zai)(zai)奧氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹鋼或(huo)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)分別有(you)(you)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)(xi)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,不(bu)管哪一相(xiang)(xiang)(xiang)都(dou)容易發(fa)生點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。

