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。


 本工作通過分析(xi)不同溫(wen)度下1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的碳(tan)化(hua)物析(xi)出和晶間腐蝕，研究了不同熱循(xun)環對其碳(tan)化(hua)物析(xi)出的影響規(gui)律，并對影響因素(su)進行了分析(xi)，以期(qi)為1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的應用提供借(jie)鑒(jian)。


一、試驗


 以熱軋退火酸(suan)洗(xi)后的1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼(gang)管為基材，其顯微(wei)結構為單相奧氏體組織，主要(yao)化學成分見表。將1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼(gang)管分別加熱至450，650，850℃，保(bao)溫10分鐘，分別采用水(shui)冷(leng)(leng)和(he)空冷(leng)(leng)方式冷(leng)(leng)卻到室(shi)溫。依據GB/T4334－2008《金(jin)(jin)屬(shu)和(he)合金(jin)(jin)的腐蝕———不銹鋼(gang)晶(jing)間腐蝕試驗方法》(E方法急性試驗)，將其線切(qie)割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號SiC金(jin)(jin)相砂紙逐級打(da)磨表面(mian)，并用無(wu)水(shui)乙醇清(qing)洗(xi)。


 將100g符合(he)GB/T665的(de)硫酸(suan)銅(tong)(tong)分(fen)析純溶于700mL蒸(zheng)餾(liu)(liu)水中;加(jia)(jia)入(ru)(ru)(ru)100mL符合(he)GB/T625的(de)純硫酸(suan)，用蒸(zheng)餾(liu)(liu)水稀釋至1000mL，配制成硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)(tong)溶液(ye)。在帶磨口的(de)錐形瓶(ping)底鋪上一層純度(du)不小于99.5%(質量分(fen)數)的(de)銅(tong)(tong)屑，放入(ru)(ru)(ru)試樣(yang);倒入(ru)(ru)(ru)硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)(tong)溶液(ye)，使試樣(yang)處(chu)于全(quan)浸泡狀(zhuang)態(tai)，裝上回流冷(leng)凝器，接通冷(leng)卻水，將溶液(ye)加(jia)(jia)熱至微沸，保(bao)持(chi)16小時后取(qu)出。


 用(yong)(yong)蒸(zheng)餾(liu)水沖洗掉表面腐(fu)(fu)蝕介質(zhi)并(bing)用(yong)(yong)毛刷和10%鹽酸(suan)清除(chu)腐(fu)(fu)蝕產物，用(yong)(yong)無水乙醇脫水并(bing)烘(hong)干，用(yong)(yong)電子天平稱重，計算其(qi)平均腐(fu)(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型萬能(neng)材(cai)料試(shi)驗機進(jin)行彎(wan)曲(qu)試(shi)驗，試(shi)樣(yang)彎(wan)曲(qu)角度為180°;用(yong)10倍(bei)放大鏡(jing)檢查彎(wan)頭處是否有因晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)而產生的(de)裂紋，以確定(ding)1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管晶(jing)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(yu)討(tao)論


1. 顯微組織


  圖為(wei)1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)不同(tong)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度空(kong)冷(leng)、水冷(leng)后晶(jing)(jing)間腐蝕(shi)的顯(xian)微組(zu)織。由圖可以看出:試樣晶(jing)(jing)界析(xi)(xi)出物隨加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度的上升而增加(jia)(jia)，加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度為(wei)850℃時，晶(jing)(jing)界析(xi)(xi)出物最多;水冷(leng)條件下試樣的晶(jing)(jing)界析(xi)(xi)出物少于空(kong)冷(leng)試樣。


2. 晶間腐蝕速率


  圖(tu)為3種(zhong)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)、2種(zhong)冷卻方式(shi)時試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)。由(you)(you)圖(tu)可以看出: 2種(zhong)冷卻方式(shi)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)變(bian)化趨勢(shi)相同，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)隨著加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)上升而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)，加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)為850℃時腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)最大(da);空冷試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)大(da)于水冷試(shi)樣(yang)(yang)，加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)由(you)(you)650℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)850℃時，試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)率(lv)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)幅度(du)(du)明顯大(da)于加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)由(you)(you)450℃到(dao)650℃時的(de)(de)幅度(du)(du)。由(you)(you)此可知(zhi)，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼(gang)管的(de)(de)晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性隨加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)升高而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)。


3. 析出(chu)物的物相


  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)(jia)(jia)熱溫度(du)(du)空冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后試(shi)樣的(de)(de)(de)(de)晶(jing)間析(xi)出(chu)(chu)物峰值(zhi)的(de)(de)(de)(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)。由圖可以(yi)看出(chu)(chu):空冷(leng)(leng)試(shi)樣晶(jing)間析(xi)出(chu)(chu)物的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)大于水冷(leng)(leng)試(shi)樣，2種冷(leng)(leng)卻方式的(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)變化趨勢(shi)相同(tong);峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)隨著加(jia)(jia)(jia)(jia)熱溫度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)上升而增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)，850℃時(shi)峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)最大;加(jia)(jia)(jia)(jia)熱溫度(du)(du)由650℃增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到850℃時(shi)，峰值(zhi)強(qiang)(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)幅度(du)(du)明顯大于加(jia)(jia)(jia)(jia)熱溫度(du)(du)由450℃增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到650℃時(shi)的(de)(de)(de)(de)幅度(du)(du)。由此可知，16Cr奧氏體(ti)不銹鋼的(de)(de)(de)(de)晶(jing)間析(xi)出(chu)(chu)物在加(jia)(jia)(jia)(jia)熱溫度(du)(du)為850℃時(shi)顯著增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)，這與試(shi)樣晶(jing)間腐(fu)蝕速率的(de)(de)(de)(de)變化趨勢(shi)相同(tong)。


  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)、保溫(wen)時間(jian)(jian)及(ji)冷(leng)卻方式(shi)主要通過(guo)影響(xiang)(xiang)碳(tan)原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)擴散(san)(san)而影響(xiang)(xiang)碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)。室溫(wen)下碳(tan)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)約(yue)為0.006%，600℃時溶(rong)解(jie)度(du)(du)約(yue)為0.030%，1000℃時約(yue)為0.180%，隨(sui)著加熱溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，碳(tan)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)增(zeng)加。在(zai)隨(sui)后的(de)(de)(de)(de)冷(leng)卻過(guo)程中，溶(rong)解(jie)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中的(de)(de)(de)(de)碳(tan)會隨(sui)著溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降低而析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)，在(zai)敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)區間(jian)(jian)停留時間(jian)(jian)越(yue)(yue)長(chang)，碳(tan)原(yuan)子擴散(san)(san)越(yue)(yue)充(chong)分(fen)，晶界處鉻便會與碳(tan)結合形(xing)成碳(tan)化(hua)物(wu)。冷(leng)卻速度(du)(du)可以通過(guo)影響(xiang)(xiang)碳(tan)原(yuan)子擴散(san)(san)而影響(xiang)(xiang)晶界碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)，冷(leng)卻速度(du)(du)越(yue)(yue)快，碳(tan)原(yuan)子在(zai)敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)區間(jian)(jian)擴散(san)(san)越(yue)(yue)不充(chong)分(fen)，晶間(jian)(jian)碳(tan)化(hua)物(wu)析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)就越(yue)(yue)少。因(yin)此，在(zai)1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管敏(min)化(hua)溫(wen)度(du)(du)(400～900℃)內，加熱溫(wen)度(du)(du)越(yue)(yue)高、冷(leng)卻速度(du)(du)越(yue)(yue)慢，碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)越(yue)(yue)多，水冷(leng)試樣的(de)(de)(de)(de)晶界析出(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)碳(tan)化(hua)物(wu)遠(yuan)少于空冷(leng)。


4. 晶間腐蝕的敏感性(xing)


1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管彎曲后雖然晶界存在黑色(se)析出物，但表面均未產生晶間腐蝕裂紋，因(yin)而對(dui)晶間腐蝕不(bu)敏感。



三(san)、結論


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。