浙江至德鋼業有限公司為了研究1Cr17Mn6Ni5N奧氏體香蕉視頻app下載蘋果版:不銹鋼管的香蕉視頻app下載蘋果版: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。


 晶間腐蝕是香蕉視頻app下載蘋果版: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，香蕉視頻app下載蘋果版: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(zuo)通過分(fen)析(xi)不(bu)(bu)同(tong)溫度下1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼管的(de)碳化(hua)物析(xi)出和晶間腐蝕(shi)，研究(jiu)了不(bu)(bu)同(tong)熱循(xun)環對其碳化(hua)物析(xi)出的(de)影響規律，并對影響因(yin)素進行了分(fen)析(xi)，以(yi)期(qi)為1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼管的(de)應用(yong)提供(gong)借鑒。


一(yi)、試驗


 以(yi)熱軋退(tui)火酸洗(xi)(xi)后的1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)為(wei)基材，其(qi)顯微(wei)結構(gou)為(wei)單相(xiang)奧氏體組織(zhi)，主要化(hua)學成分見表。將1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)分別(bie)(bie)加熱至450，650，850℃，保溫10分鐘，分別(bie)(bie)采用(yong)水(shui)冷(leng)和空冷(leng)方(fang)(fang)(fang)式冷(leng)卻到(dao)室(shi)溫。依據GB/T4334－2008《金(jin)屬和合金(jin)的腐(fu)蝕———不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶間腐(fu)蝕試(shi)驗方(fang)(fang)(fang)法》(E方(fang)(fang)(fang)法急性試(shi)驗)，將其(qi)線切(qie)割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用(yong)60，120號(hao)SiC金(jin)相(xiang)砂紙逐級打(da)磨表面，并用(yong)無水(shui)乙醇清洗(xi)(xi)。


 將100g符合(he)GB/T665的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)銅(tong)分析純(chun)(chun)溶于700mL蒸(zheng)餾水(shui)中;加(jia)入100mL符合(he)GB/T625的(de)純(chun)(chun)硫(liu)酸(suan)(suan)，用(yong)蒸(zheng)餾水(shui)稀釋至1000mL，配(pei)制成硫(liu)酸(suan)(suan)-硫(liu)酸(suan)(suan)銅(tong)溶液。在(zai)帶(dai)磨口的(de)錐形(xing)瓶底鋪上(shang)一(yi)層(ceng)純(chun)(chun)度不(bu)小于99.5%(質(zhi)量分數(shu))的(de)銅(tong)屑，放入試樣;倒(dao)入硫(liu)酸(suan)(suan)-硫(liu)酸(suan)(suan)銅(tong)溶液，使試樣處于全浸泡(pao)狀態，裝上(shang)回(hui)流冷凝器，接(jie)通冷卻水(shui)，將溶液加(jia)熱至微沸，保(bao)持16小時后取出。


 用蒸(zheng)餾水沖洗掉表面腐(fu)蝕介(jie)質并用毛刷和(he)10%鹽酸(suan)清除腐(fu)蝕產物，用無水乙醇脫水并烘干，用電子天平(ping)稱重，計(ji)算其(qi)平(ping)均腐(fu)蝕速率:


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(xing)萬能材料試驗機進行彎(wan)曲(qu)試驗，試樣彎(wan)曲(qu)角度為(wei)180°;用(yong)10倍放大鏡檢查彎(wan)頭處(chu)是否有因晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕而產生的(de)裂紋(wen)，以(yi)確定1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕的(de)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、結果與(yu)討論


1. 顯微組(zu)織


  圖(tu)為(wei)1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管(guan)不同加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)(du)空(kong)冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后晶間(jian)腐蝕的顯微組織。由圖(tu)可以看出(chu)(chu):試(shi)樣晶界(jie)(jie)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)隨加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)(du)的上升(sheng)而增加(jia)(jia)，加(jia)(jia)熱溫(wen)度(du)(du)為(wei)850℃時，晶界(jie)(jie)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)最(zui)多;水冷(leng)(leng)條件下(xia)試(shi)樣的晶界(jie)(jie)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)少于空(kong)冷(leng)(leng)試(shi)樣。


2. 晶間腐(fu)蝕速率


  圖(tu)為3種加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)、2種冷(leng)卻方式時(shi)試(shi)樣(yang)的(de)(de)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率。由圖(tu)可(ke)(ke)以看(kan)出: 2種冷(leng)卻方式試(shi)樣(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率變(bian)化(hua)趨勢相(xiang)同，腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率隨(sui)著加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)的(de)(de)上升而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)為850℃時(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率最(zui)大(da);空冷(leng)試(shi)樣(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率大(da)于水(shui)冷(leng)試(shi)樣(yang)，加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)由650℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到(dao)850℃時(shi)，試(shi)樣(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速(su)率增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)幅度(du)(du)明顯大(da)于加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)由450℃到(dao)650℃時(shi)的(de)(de)幅度(du)(du)。由此(ci)可(ke)(ke)知，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管的(de)(de)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感(gan)性隨(sui)加(jia)(jia)熱溫度(du)(du)的(de)(de)升高而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)。


3. 析出物(wu)的(de)物(wu)相(xiang)


  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(tu)為3種(zhong)加(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)空冷、水冷后試樣(yang)的(de)晶間(jian)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)峰值(zhi)的(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)。由圖(tu)可以看出(chu)(chu):空冷試樣(yang)晶間(jian)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)的(de)峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)大于(yu)水冷試樣(yang)，2種(zhong)冷卻方式(shi)的(de)峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)變(bian)化趨勢(shi)相同;峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)隨著加(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)的(de)上升而增加(jia)，850℃時峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)最大;加(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)由650℃增加(jia)到850℃時，峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)增加(jia)幅度(du)(du)(du)(du)明(ming)顯大于(yu)加(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)由450℃增加(jia)到650℃時的(de)幅度(du)(du)(du)(du)。由此可知，16Cr奧(ao)氏體不銹鋼的(de)晶間(jian)析(xi)(xi)出(chu)(chu)物(wu)(wu)在加(jia)熱(re)溫度(du)(du)(du)(du)為850℃時顯著增加(jia)，這與試樣(yang)晶間(jian)腐蝕(shi)速率(lv)的(de)變(bian)化趨勢(shi)相同。


  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)度(du)、保溫(wen)(wen)時(shi)間(jian)及(ji)冷(leng)(leng)卻(que)方式主要通過影(ying)(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)擴散而影(ying)(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)。室(shi)溫(wen)(wen)下碳(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)約為(wei)0.006%，600℃時(shi)溶解(jie)度(du)約為(wei)0.030%，1000℃時(shi)約為(wei)0.180%，隨著(zhu)加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，碳(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)增(zeng)加(jia)。在(zai)(zai)隨后的(de)(de)(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)過程中(zhong)，溶解(jie)在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)會隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)降低而析出(chu)(chu)(chu)，在(zai)(zai)敏(min)(min)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)區間(jian)停留時(shi)間(jian)越(yue)(yue)(yue)長，碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)擴散越(yue)(yue)(yue)充(chong)分，晶(jing)界處鉻便(bian)會與碳(tan)(tan)(tan)結合形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物。冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)可以通過影(ying)(ying)響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)擴散而影(ying)(ying)響(xiang)晶(jing)界碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)，冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)越(yue)(yue)(yue)快，碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)在(zai)(zai)敏(min)(min)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)區間(jian)擴散越(yue)(yue)(yue)不(bu)充(chong)分，晶(jing)間(jian)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物析出(chu)(chu)(chu)就越(yue)(yue)(yue)少。因(yin)此，在(zai)(zai)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管敏(min)(min)化(hua)溫(wen)(wen)度(du)(400～900℃)內，加(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)越(yue)(yue)(yue)高、冷(leng)(leng)卻(que)速度(du)越(yue)(yue)(yue)慢，碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)越(yue)(yue)(yue)多，水冷(leng)(leng)試樣的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)界析出(chu)(chu)(chu)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)物遠少于空冷(leng)(leng)。


4. 晶間腐蝕的敏感性


1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼(gang)管彎(wan)曲后(hou)雖然晶界存在黑色析出物，但表面均(jun)未產生晶間腐蝕裂紋，因而(er)對晶間腐蝕不敏(min)感。



三、結(jie)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。