影響點蝕的因素有材料因素和環境因素,其中以合金元素的影響最為重要。


 鉻是提高鋼的耐蝕性的主要元素,鉻含量增至25%時,點蝕電位明顯增高,點蝕速率明顯下降。但在含氮雙相不銹鋼中,鉻含量增至30%時,耐點蝕能力反而下降,這是由于較多的氮溶于奧氏體,提高了奧氏體的點蝕抗力,致使鐵素體相優先溶解。提高鉻含量還會加速α→σ+y2的分解,增加脆化傾向,因此雙相不銹鋼中的鉻含量一般控制在25%以下。


 在強氧(yang)化性(xing)酸(suan)和一些還(huan)原性(xing)介質中(zhong)(zhong),只靠鉻(ge)的鈍化作(zuo)用尚不足以維持(chi)其耐蝕性(xing),還(huan)需要添加(jia)抑制陽(yang)極溶解的元素,如鎳、鉬(mu)、硅等(deng),尤其是鉬(mu)。在中(zhong)(zhong)性(xing)氯化物(wu)的溶液中(zhong)(zhong),鉻(ge)與鉬(mu)的配合能(neng)顯著提高鋼的耐點蝕性(xing)能(neng)。


 鉬顯著提高雙相不銹鋼的耐點蝕性能。鉬富集在靠近基體的鈍化膜中,提高了鈍化膜的穩定性,但鉬促進一些脆性相σ、X等的析出,尤其當鋼中的鉬含量在3.5%以上時,影響更為嚴重。在新一代超級雙相不銹(xiu)鋼中含3%~4%Mo,但由于含有較高的氮及較好的相平衡,延緩了脆性相的析出。


 鎳(nie)(nie)在雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中的主要作用是(shi)控制好組織,選擇(ze)適當(dang)的鎳(nie)(nie)含量(liang),使α和γ相(xiang)各占50%左(zuo)右。鎳(nie)(nie)含量(liang)高于(yu)最佳值(zhi),y相(xiang)含量(liang)大于(yu)50%,α相(xiang)中顯著富(fu)鉻,易在700~950℃轉變成(cheng)。相(xiang)等,鋼(gang)的塑韌性下(xia)降;如果(guo)鎳(nie)(nie)含量(liang)低于(yu)最佳值(zhi),α相(xiang)含量(liang)高,也會得(de)到低的韌性,固態結晶時δ相(xiang)立即形成(cheng),對鋼(gang)的焊接性不(bu)(bu)利(li)。


 氮在雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中的(de)作(zuo)用日(ri)益受到(dao)重視,在新一代超(chao)級雙(shuang)相(xiang)不銹鋼(gang)中都加入氮作(zuo)為合金(jin)元素。許(xu)多學者都致(zhi)力于研究氮的(de)作(zuo)用機制,并提出了一些通過(guo)氮合金(jin)化而(er)改善(shan)耐點蝕(shi)性能的(de)機理,主要有氨形成理論、表面富(fu)集理論等。


 氨形成理論認為,從不銹鋼中分解的氮消耗小孔或縫隙溶液中的H,形成NH+4,使初始小孔的pH升高,促進小孔再鈍化,并檢測到鈍化膜中存在NH+4或者NH3。也有學者認為,氮與鉬、鉻之間存在協同作用,如氮和鉬產生游離的NH和MoO2-4吸附在鈍化表面,NH+4的緩蝕有助于MoO2-4的穩定,并與靠近氧化物和金屬界面的鎳共同使雙相不銹鋼的鈍化膜保持均一性。


 表面富(fu)(fu)集理論認為,氮(dan)會在長時間(jian)的(de)鈍化(hua)期間(jian)內,于(yu)鈍化(hua)膜下大(da)量(liang)富(fu)(fu)集,這種(zhong)富(fu)(fu)集能阻止或(huo)者(zhe)降低鈍化(hua)膜破損后(hou)基底層的(de)溶解(jie)速率(lv)。這些(xie)富(fu)(fu)集的(de)氮(dan)能與鉬或(huo)鉻(ge)發(fa)生化(hua)學相互作用,防止表面形成(cheng)高密度電流,避免(mian)發(fa)生點(dian)蝕。


 氮(dan)對(dui)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼耐點(dian)蝕的(de)影響與(yu)其影響合(he)金(jin)元(yuan)素在兩相(xiang)(xiang)之(zhi)間的(de)分(fen)配有(you)關(guan),氮(dan)可使鉻、鉬元(yuan)素從鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)向(xiang)奧(ao)氏體(ti)(ti)中轉移(yi),鋼中的(de)氮(dan)含(han)量越高,兩相(xiang)(xiang)中合(he)金(jin)元(yuan)素之(zhi)差越小。同(tong)時氮(dan)在奧(ao)氏體(ti)(ti)中的(de)溶解度遠高于在鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)中,上述原因(yin)使奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)點(dian)蝕電位(wei)提高,從而(er)提高了整體(ti)(ti)點(dian)蝕電位(wei)。


 錳(meng)對雙相不銹鋼的耐點蝕(shi)(shi)性(xing)能不利(li),這是由于錳(meng)主(zhu)要與硫結(jie)合(he),形成硫化(hua)錳(meng),大多(duo)沿(yan)晶界分布(bu),成為點蝕(shi)(shi)敏感點。


銅(tong)在(zai)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong)對點蝕的影(ying)響尚有爭議。在(zai)雙(shuang)相不銹鋼鍛件(jian)中(zhong),銅(tong)加入(ru)量不超過(guo)2%,在(zai)鑄件(jian)中(zhong)最高不超過(guo)3%,主(zhu)要是(shi)從鋼的熱塑(su)性(xing)(xing)和(he)可(ke)焊性(xing)(xing)方面來(lai)考慮(lv)的。


研究者研究了銅在Ferralium 255中的作用,認為銅與溶液中的Cl-反應形成的CuCl2沉積在鈍化膜表面MnS夾雜處,防止了點蝕的形成。


碳(tan)對雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的(de)耐(nai)點蝕(shi)性(xing)能是有害(hai)的(de),但隨鋼中氮含(han)量的(de)增加,碳(tan)的(de)不利作用減弱。


 綜上(shang)所述(shu),在氯化物環境(jing)中(zhong)影響點(dian)(dian)蝕(shi)的(de)主要合金(jin)元素是鉻、鉬和氮。研究者為便于描(miao)述(shu)合金(jin)元素與耐點(dian)(dian)蝕(shi)性能之間的(de)關(guan)系(xi),建立了數學(xue)關(guan)系(xi)式,提出了點(dian)(dian)蝕(shi)抗力當量值或稱耐點(dian)(dian)蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中(zhong)最常用的(de)關(guan)系(xi)式:


  PREN16=C+3.3Mo+16N  (9.12)


  PREN30=Cr+3.3Mo+30N  (9.13)


 常使用16作為氮的系數,還建立了引入其他元素的數學關系式。這些關系式給出了一個快捷的評定點蝕抗力的方法,但是它只考慮鉻、鉬、氮的作用,而沒有考慮組織的不均一性和析出相的影響。有決定性的鉻、鉬、氮等元素在兩相之間的分配并不平衡,這些元素的貧化區必然是抗點蝕的最弱區,易優先遭到腐蝕。因此,應分別計算每一相的PREN,鋼的實際點蝕抗力取決于PREN低的相。通過選擇合適的固溶溫度,使兩相獲得相當的PREN,會使鋼具有最佳的耐點蝕性能。高氮的雙相不銹鋼通過適宜的固溶溫度可以使兩相的PREN相當。例如,022Cr25Ni7Mo4N(SAF 2507)超級雙相不銹鋼經1075℃固溶處理可取得兩相都相近的PREN,如表9.44所示。氮主要集中于奧氏體相中,改善了它的點蝕抗力,同時也提高了整體鋼的耐點蝕性能。


表 44.jpg


金屬間化合物中以。相對鋼的點蝕性能影響最大,少量析出的。相即可惡化鋼的耐點蝕性能。非金屬夾雜物的組成及其分布對點蝕也有重大影響。關于鋼中硫化物夾雜影響的研究指出,FeS、MnS等一類簡單硫化物,在FeCl3溶液中只是


 自身(shen)的(de)(de)(de)化(hua)學溶(rong)解(jie),溶(rong)解(jie)后反(fan)應即終止,對基(ji)體(ti)不會帶來影響。還有(you)一類是以硫(liu)化(hua)物為(wei)外殼(ke)包圍著的(de)(de)(de)氧化(hua)物,或(huo)在(zai)(zai)(zai)氧化(hua)物中(zhong)分布有(you)極微(wei)小硫(liu)化(hua)物質(zhi)點的(de)(de)(de)復合(he)夾(jia)雜(za)物。這些(xie)氧化(hua)物主要是鋁、鈣(gai)、鎂(mei)的(de)(de)(de)復合(he)氧化(hua)物,硫(liu)化(hua)物主要是(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復合(he)夾(jia)雜(za)物在(zai)(zai)(zai)FeCl3溶(rong)液中(zhong)浸泡很短(duan)時間就會在(zai)(zai)(zai)夾(jia)雜(za)和基(ji)體(ti)間產生極窄(zhai)的(de)(de)(de)縫隙或(huo)微(wei)小孔洞,繼之腐蝕(shi)從縫隙處(chu)開始向基(ji)體(ti)金(jin)屬蔓延,形成(cheng)稍大的(de)(de)(de)蝕(shi)坑,并迅(xun)速擴大,在(zai)(zai)(zai)金(jin)屬表面留(liu)下大小不等、肉眼(yan)可見的(de)(de)(de)蝕(shi)坑。為(wei)提高鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)性能,宜用硅鈣(gai)取代鋁以及降(jiang)低鋼(gang)中(zhong)硫(liu)、錳量(liang)都是有(you)效(xiao)辦(ban)法。


 另外,在評價不銹鋼耐點蝕性能時,常采用測定其在特定溶液體系(如含侵蝕性Cl-)中的臨界點蝕溫度(critical pitting temperature,CPT)的方法。