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(gong)作通過分析(xi)(xi)不(bu)同(tong)溫度下1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)的(de)碳化物析(xi)(xi)出(chu)和晶間腐蝕，研究(jiu)了(le)不(bu)同(tong)熱循環對其碳化物析(xi)(xi)出(chu)的(de)影(ying)響規律，并對影(ying)響因(yin)素進行(xing)了(le)分析(xi)(xi)，以(yi)期(qi)為(wei)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)(guan)的(de)應(ying)用提供借鑒。
一、試驗(yan)
以(yi)熱軋退(tui)火酸洗(xi)后(hou)的1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管為基(ji)材，其顯微結構為單(dan)相奧氏體組織，主要化學成分(fen)見表(biao)。將1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹(xiu)鋼管分(fen)別(bie)加熱至(zhi)450，650，850℃，保溫(wen)10分(fen)鐘，分(fen)別(bie)采用水(shui)冷和空(kong)冷方式冷卻(que)到室溫(wen)。依據(ju)GB/T4334－2008《金屬和合金的腐(fu)蝕(shi)(shi)———不(bu)(bu)銹(xiu)鋼晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)試驗方法(fa)(fa)》(E方法(fa)(fa)急性試驗)，將其線切割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號SiC金相砂(sha)紙逐級(ji)打磨表(biao)面，并用無(wu)水(shui)乙醇清洗(xi)。
將100g符合(he)(he)GB/T665的(de)硫(liu)酸銅(tong)分(fen)析(xi)純(chun)溶于700mL蒸餾水(shui)中;加入100mL符合(he)(he)GB/T625的(de)純(chun)硫(liu)酸，用(yong)蒸餾水(shui)稀(xi)釋至(zhi)1000mL，配制成硫(liu)酸-硫(liu)酸銅(tong)溶液(ye)。在帶(dai)磨口的(de)錐形(xing)瓶底鋪上一層純(chun)度不小于99.5%(質量(liang)分(fen)數)的(de)銅(tong)屑，放(fang)入試(shi)樣;倒(dao)入硫(liu)酸-硫(liu)酸銅(tong)溶液(ye)，使試(shi)樣處于全浸泡(pao)狀態，裝上回流冷凝(ning)器，接通冷卻水(shui)，將溶液(ye)加熱至(zhi)微沸，保持16小時后取出。
用(yong)(yong)蒸餾水沖洗掉表(biao)面腐蝕(shi)介(jie)質并用(yong)(yong)毛刷和10%鹽酸清除腐蝕(shi)產物，用(yong)(yong)無水乙(yi)醇(chun)脫水并烘干，用(yong)(yong)電子天平稱重，計算其平均腐蝕(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型萬能材料試驗機進行彎曲(qu)試驗，試樣彎曲(qu)角(jiao)度為180°;用(yong)10倍放大鏡檢查彎頭處是否(fou)有(you)因晶間(jian)腐蝕(shi)而(er)產生的(de)裂紋，以確定1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管(guan)晶間(jian)腐蝕(shi)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、結果與討論
1. 顯(xian)微組織
圖為(wei)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)不(bu)同(tong)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)空(kong)(kong)冷、水冷后晶間腐蝕(shi)的(de)(de)顯微組織。由圖可(ke)以看出(chu):試樣(yang)晶界析(xi)出(chu)物(wu)隨加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)的(de)(de)上升而增加(jia)(jia)，加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)為(wei)850℃時，晶界析(xi)出(chu)物(wu)最多(duo);水冷條件下試樣(yang)的(de)(de)晶界析(xi)出(chu)物(wu)少于空(kong)(kong)冷試樣(yang)。
2. 晶(jing)間腐(fu)蝕速(su)率
圖為3種(zhong)加熱溫度、2種(zhong)冷卻方式時(shi)(shi)試(shi)樣的晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)。由(you)圖可以(yi)看(kan)出: 2種(zhong)冷卻方式試(shi)樣的腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)變化趨勢相同，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)隨著(zhu)加熱溫度的上升(sheng)而增加，加熱溫度為850℃時(shi)(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)最大(da);空冷試(shi)樣的腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)大(da)于水冷試(shi)樣，加熱溫度由(you)650℃增加到850℃時(shi)(shi)，試(shi)樣的腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)增加幅度明顯大(da)于加熱溫度由(you)450℃到650℃時(shi)(shi)的幅度。由(you)此(ci)可知(zhi)，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼(gang)管(guan)的晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感性隨加熱溫度的升(sheng)高(gao)而增加。
3. 析出物(wu)的物(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。
圖為3種加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)空(kong)冷(leng)、水冷(leng)后試(shi)樣(yang)(yang)的(de)晶間析出(chu)(chu)物(wu)峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)。由(you)圖可以看出(chu)(chu):空(kong)冷(leng)試(shi)樣(yang)(yang)晶間析出(chu)(chu)物(wu)的(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)大(da)于(yu)水冷(leng)試(shi)樣(yang)(yang)，2種冷(leng)卻方式(shi)的(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)變(bian)化(hua)趨(qu)勢相(xiang)同;峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)隨著加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)上(shang)升而增加(jia)(jia)，850℃時(shi)峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)最大(da);加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)由(you)650℃增加(jia)(jia)到850℃時(shi)，峰(feng)值(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)強(qiang)度(du)(du)(du)(du)的(de)增加(jia)(jia)幅度(du)(du)(du)(du)明(ming)顯大(da)于(yu)加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)由(you)450℃增加(jia)(jia)到650℃時(shi)的(de)幅度(du)(du)(du)(du)。由(you)此可知，16Cr奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼的(de)晶間析出(chu)(chu)物(wu)在加(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)為850℃時(shi)顯著增加(jia)(jia)，這與試(shi)樣(yang)(yang)晶間腐(fu)蝕速率的(de)變(bian)化(hua)趨(qu)勢相(xiang)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。
加熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)、保溫(wen)時(shi)間及冷(leng)卻(que)方式主要通過影響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子的(de)(de)擴散(san)(san)而影響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu)。室溫(wen)下碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)約(yue)為0.006%，600℃時(shi)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)約(yue)為0.030%，1000℃時(shi)約(yue)為0.180%，隨著加熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)增加，碳(tan)(tan)(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)增加。在(zai)(zai)隨后的(de)(de)冷(leng)卻(que)過程(cheng)中(zhong)，溶(rong)解(jie)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)會(hui)隨著溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)降低而析(xi)(xi)出(chu)(chu)，在(zai)(zai)敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)區間停留時(shi)間越(yue)(yue)(yue)(yue)長，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子擴散(san)(san)越(yue)(yue)(yue)(yue)充分，晶(jing)(jing)界(jie)(jie)處鉻便會(hui)與碳(tan)(tan)(tan)(tan)結合形成碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)。冷(leng)卻(que)速(su)度(du)(du)(du)(du)可以通過影響(xiang)碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子擴散(san)(san)而影響(xiang)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu)，冷(leng)卻(que)速(su)度(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)(yue)快，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子在(zai)(zai)敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)區間擴散(san)(san)越(yue)(yue)(yue)(yue)不(bu)充分，晶(jing)(jing)間碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)析(xi)(xi)出(chu)(chu)就越(yue)(yue)(yue)(yue)少。因此，在(zai)(zai)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管(guan)敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(400～900℃)內，加熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)(yue)高、冷(leng)卻(que)速(su)度(du)(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)(yue)慢，碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)的(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(chu)越(yue)(yue)(yue)(yue)多，水冷(leng)試樣的(de)(de)晶(jing)(jing)界(jie)(jie)析(xi)(xi)出(chu)(chu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)(wu)(wu)遠少于空冷(leng)。
4. 晶間腐蝕的(de)敏感(gan)性(xing)
1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼管彎曲后雖然晶界存在(zai)黑色析出物(wu)，但表面均(jun)未產(chan)生晶間腐蝕裂(lie)紋，因而對晶間腐蝕不(bu)敏感。
三(san)、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。
