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(fen)析(xi)不(bu)(bu)同溫度(du)下(xia)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)的碳化(hua)物析(xi)出和晶間腐蝕，研究了不(bu)(bu)同熱循環對其碳化(hua)物析(xi)出的影(ying)響規律，并對影(ying)響因(yin)素進(jin)行了分(fen)析(xi)，以(yi)期為1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管(guan)的應用(yong)提供借鑒。


一、試驗


 以熱軋退火酸(suan)洗后的(de)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼(gang)管(guan)為基材，其顯微結構為單(dan)相(xiang)奧(ao)氏(shi)體組(zu)織，主要(yao)化學(xue)成分(fen)(fen)見表。將(jiang)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼(gang)管(guan)分(fen)(fen)別加(jia)熱至450，650，850℃，保溫10分(fen)(fen)鐘(zhong)，分(fen)(fen)別采用水(shui)冷和空冷方式冷卻到室溫。依據GB/T4334－2008《金屬和合金的(de)腐(fu)蝕(shi)———不(bu)銹鋼(gang)晶間腐(fu)蝕(shi)試(shi)驗方法》(E方法急性試(shi)驗)，將(jiang)其線切割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號(hao)SiC金相(xiang)砂紙逐級打磨表面，并用無水(shui)乙醇清洗。


 將100g符合GB/T665的(de)硫(liu)酸(suan)(suan)銅分析純(chun)溶(rong)于700mL蒸餾水(shui)中(zhong);加入100mL符合GB/T625的(de)純(chun)硫(liu)酸(suan)(suan)，用蒸餾水(shui)稀釋(shi)至1000mL，配(pei)制成硫(liu)酸(suan)(suan)-硫(liu)酸(suan)(suan)銅溶(rong)液。在帶磨口的(de)錐(zhui)形瓶底鋪上一層純(chun)度不小(xiao)于99.5%(質量分數(shu))的(de)銅屑，放入試樣(yang)(yang);倒入硫(liu)酸(suan)(suan)-硫(liu)酸(suan)(suan)銅溶(rong)液，使試樣(yang)(yang)處于全浸泡狀(zhuang)態，裝上回流(liu)冷凝器，接通(tong)冷卻水(shui)，將溶(rong)液加熱(re)至微(wei)沸，保持16小(xiao)時后(hou)取(qu)出。


 用蒸餾水(shui)沖洗掉表面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)介質并(bing)用毛刷和10%鹽酸清(qing)除(chu)腐(fu)蝕(shi)(shi)產(chan)物，用無(wu)水(shui)乙(yi)醇脫水(shui)并(bing)烘干，用電子(zi)天(tian)平稱重，計算其平均腐(fu)蝕(shi)(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ZWICKZ1200型萬能材料試(shi)驗機進行彎(wan)曲試(shi)驗，試(shi)樣彎(wan)曲角度為180°;用10倍(bei)放大(da)鏡檢查彎(wan)頭處是否有因(yin)晶(jing)間腐蝕(shi)而產生的(de)裂紋，以(yi)確(que)定(ding)1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼(gang)管晶(jing)間腐蝕(shi)的(de)敏(min)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(tao)論(lun)


1. 顯微組織


  圖為1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管不同加(jia)熱(re)溫度空冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后晶間腐(fu)蝕的顯微(wei)組織。由圖可(ke)以看出:試樣晶界析(xi)出物隨加(jia)熱(re)溫度的上升而(er)增加(jia)，加(jia)熱(re)溫度為850℃時(shi)，晶界析(xi)出物最多;水冷(leng)(leng)條件下試樣的晶界析(xi)出物少于(yu)空冷(leng)(leng)試樣。


2. 晶間(jian)腐蝕(shi)速率


  圖(tu)為3種(zhong)加(jia)熱溫度、2種(zhong)冷(leng)(leng)卻方式時試(shi)(shi)樣的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)。由(you)圖(tu)可以看出(chu): 2種(zhong)冷(leng)(leng)卻方式試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)變化趨勢相同，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)隨著(zhu)加(jia)熱溫度的(de)上升而增加(jia)，加(jia)熱溫度為850℃時腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)最(zui)大;空冷(leng)(leng)試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)大于(yu)(yu)水冷(leng)(leng)試(shi)(shi)樣，加(jia)熱溫度由(you)650℃增加(jia)到(dao)850℃時，試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)速率(lv)(lv)(lv)增加(jia)幅度明顯大于(yu)(yu)加(jia)熱溫度由(you)450℃到(dao)650℃時的(de)幅度。由(you)此可知，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管的(de)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)敏感性隨加(jia)熱溫度的(de)升高而增加(jia)。


3. 析出物的物相


  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(wei)3種加(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)空冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后(hou)試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)晶間析出(chu)物峰值(zhi)的(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)。由圖可以看出(chu):空冷(leng)(leng)試(shi)樣(yang)晶間析出(chu)物的(de)(de)(de)峰值(zhi)強(qiang)度(du)(du)大(da)(da)于(yu)水冷(leng)(leng)試(shi)樣(yang)，2種冷(leng)(leng)卻(que)方式的(de)(de)(de)峰值(zhi)強(qiang)度(du)(du)變化趨勢(shi)相同(tong);峰值(zhi)強(qiang)度(du)(du)隨著加(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)的(de)(de)(de)上升而增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，850℃時峰值(zhi)強(qiang)度(du)(du)最(zui)大(da)(da);加(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)由650℃增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到850℃時，峰值(zhi)強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)幅度(du)(du)明顯大(da)(da)于(yu)加(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)由450℃增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)到650℃時的(de)(de)(de)幅度(du)(du)。由此可知，16Cr奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)(de)晶間析出(chu)物在加(jia)(jia)熱(re)溫度(du)(du)為(wei)850℃時顯著增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，這與試(shi)樣(yang)晶間腐蝕速率的(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(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)、保溫(wen)(wen)(wen)時間(jian)及(ji)冷(leng)(leng)卻(que)(que)方式主要(yao)通過影響碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)的(de)(de)(de)擴散而(er)影響碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)。室溫(wen)(wen)(wen)下(xia)碳(tan)(tan)(tan)(tan)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)(du)約為0.006%，600℃時溶解度(du)(du)(du)約為0.030%，1000℃時約為0.180%，隨著(zhu)加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，碳(tan)(tan)(tan)(tan)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)(du)增(zeng)加(jia)(jia)。在隨后的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)(que)過程中(zhong)，溶解在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)會隨著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)而(er)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)，在敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區間(jian)停留時間(jian)越(yue)長，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)擴散越(yue)充(chong)分，晶界處鉻便會與碳(tan)(tan)(tan)(tan)結合形成(cheng)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物。冷(leng)(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)(du)可以通過影響碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)擴散而(er)影響晶界碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)，冷(leng)(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)(du)越(yue)快，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原子(zi)(zi)在敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區間(jian)擴散越(yue)不(bu)充(chong)分，晶間(jian)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)就越(yue)少(shao)。因此，在1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼管敏(min)化(hua)(hua)(hua)(hua)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(400～900℃)內，加(jia)(jia)熱溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)越(yue)高(gao)、冷(leng)(leng)卻(que)(que)速度(du)(du)(du)越(yue)慢，碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物的(de)(de)(de)析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)越(yue)多，水冷(leng)(leng)試樣(yang)的(de)(de)(de)晶界析(xi)(xi)(xi)出(chu)(chu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)(hua)物遠(yuan)少(shao)于空冷(leng)(leng)。


4. 晶間腐蝕的敏感性(xing)


1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管彎(wan)曲后雖然晶(jing)界存在黑色(se)析出物，但表面均未(wei)產生晶(jing)間腐蝕裂(lie)紋，因而對晶(jing)間腐蝕不敏感。



三、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。