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(qiang)氧化(hua)性(xing)(xing)(xing)酸和一些還原性(xing)(xing)(xing)介質(zhi)中,只靠鉻(ge)(ge)的(de)(de)(de)鈍化(hua)作用(yong)尚不(bu)足以維(wei)持其耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing),還需要添加抑制陽(yang)極溶解的(de)(de)(de)元素,如(ru)鎳、鉬、硅等,尤其是鉬。在中性(xing)(xing)(xing)氯化(hua)物的(de)(de)(de)溶液中,鉻(ge)(ge)與鉬的(de)(de)(de)配合能(neng)顯著提高鋼的(de)(de)(de)耐(nai)點蝕性(xing)(xing)(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)在雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的(de)(de)主要作用是控制好(hao)組織,選擇(ze)適當的(de)(de)鎳(nie)含(han)量,使(shi)α和γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)各占50%左(zuo)右。鎳(nie)含(han)量高(gao)于最佳(jia)值,y相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量大于50%,α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中顯著富鉻(ge),易在700~950℃轉(zhuan)變成。相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等,鋼(gang)(gang)的(de)(de)塑(su)韌(ren)性下降(jiang);如(ru)果鎳(nie)含(han)量低(di)(di)于最佳(jia)值,α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量高(gao),也會得(de)到低(di)(di)的(de)(de)韌(ren)性,固態(tai)結晶時(shi)δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)立即形成,對鋼(gang)(gang)的(de)(de)焊接性不(bu)利。


 氮(dan)(dan)在(zai)(zai)雙相不銹鋼中(zhong)(zhong)的作用(yong)日益受到重(zhong)視(shi),在(zai)(zai)新一(yi)代超級雙相不銹鋼中(zhong)(zhong)都加(jia)入氮(dan)(dan)作為合金元素。許多學(xue)者都致(zhi)力于研(yan)究氮(dan)(dan)的作用(yong)機(ji)制,并(bing)提出了一(yi)些(xie)通過氮(dan)(dan)合金化而改(gai)善耐點(dian)蝕性(xing)能(neng)的機(ji)理,主要(yao)有(you)氨形(xing)成理論、表面富集(ji)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。


 表面富集(ji)理論(lun)認為,氮會在長時間(jian)的(de)鈍(dun)化期間(jian)內(nei),于鈍(dun)化膜下大量富集(ji),這(zhe)種富集(ji)能阻止或者降(jiang)低鈍(dun)化膜破損后基底層的(de)溶解速(su)率。這(zhe)些富集(ji)的(de)氮能與(yu)鉬或鉻(ge)發(fa)生化學相互作用,防止表面形成高密度(du)電流,避免發(fa)生點蝕。


 氮對雙(shuang)相不(bu)銹鋼耐點(dian)蝕的(de)影響與其影響合金元素(su)在兩相之間(jian)的(de)分配有關,氮可(ke)使鉻(ge)、鉬元素(su)從鐵素(su)體(ti)相向奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)轉移,鋼中(zhong)(zhong)的(de)氮含(han)量(liang)越(yue)高,兩相中(zhong)(zhong)合金元素(su)之差(cha)越(yue)小。同時氮在奧氏體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)溶解度遠高于在鐵素(su)體(ti)中(zhong)(zhong),上述原因(yin)使奧氏體(ti)相的(de)點(dian)蝕電(dian)位提高,從而提高了(le)整(zheng)體(ti)點(dian)蝕電(dian)位。


 錳對雙(shuang)相不銹鋼的耐點(dian)蝕(shi)性(xing)能不利,這是由(you)于錳主要與硫結合,形成硫化錳,大(da)多(duo)沿(yan)晶界分布,成為點(dian)蝕(shi)敏感點(dian)。


銅(tong)在雙相不銹鋼中(zhong)對點蝕(shi)的(de)影(ying)響尚有(you)爭(zheng)議。在雙相不銹鋼鍛件中(zhong),銅(tong)加入量不超(chao)過2%,在鑄件中(zhong)最高(gao)不超(chao)過3%,主要是從鋼的(de)熱塑性和可焊性方面來考(kao)慮(lv)的(de)。


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。


碳對雙相不銹鋼的耐(nai)點蝕性(xing)能是有(you)害的,但隨鋼中氮含量(liang)的增加,碳的不利(li)作用(yong)減弱。


 綜上(shang)所述,在氯化物環(huan)境中影響(xiang)點(dian)蝕的主要(yao)合金(jin)元(yuan)素(su)是鉻、鉬(mu)和氮。研究者為(wei)便于描述合金(jin)元(yuan)素(su)與耐點(dian)蝕性能之(zhi)間的關(guan)系(xi),建立(li)了數學關(guan)系(xi)式,提出(chu)了點(dian)蝕抗力當量值(zhi)或稱耐點(dian)蝕指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最常(chang)用的關(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(zi)身(shen)的(de)化學(xue)溶解,溶解后反應即終止,對基體不會帶來影(ying)響。還有(you)一(yi)類是(shi)以硫(liu)(liu)(liu)化物(wu)(wu)(wu)為(wei)外殼包圍著的(de)氧(yang)化物(wu)(wu)(wu),或(huo)在氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)中(zhong)分布(bu)有(you)極微小(xiao)硫(liu)(liu)(liu)化物(wu)(wu)(wu)質(zhi)點的(de)復合夾雜(za)(za)物(wu)(wu)(wu)。這些氧(yang)化物(wu)(wu)(wu)主要(yao)是(shi)鋁、鈣、鎂(mei)的(de)復合氧(yang)化物(wu)(wu)(wu),硫(liu)(liu)(liu)化物(wu)(wu)(wu)主要(yao)是(shi)(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種(zhong)復合夾雜(za)(za)物(wu)(wu)(wu)在FeCl3溶液中(zhong)浸泡很短(duan)時間(jian)就會在夾雜(za)(za)和基體間(jian)產生極窄(zhai)的(de)縫(feng)隙(xi)或(huo)微小(xiao)孔洞,繼(ji)之腐蝕(shi)從縫(feng)隙(xi)處開(kai)始向基體金屬蔓延,形成稍大(da)的(de)蝕(shi)坑,并迅速擴(kuo)大(da),在金屬表面(mian)留下大(da)小(xiao)不等、肉眼(yan)可見的(de)蝕(shi)坑。為(wei)提高鋼的(de)點蝕(shi)性(xing)能,宜用硅鈣取(qu)代鋁以及降(jiang)低鋼中(zhong)硫(liu)(liu)(liu)、錳(meng)量都是(shi)有(you)效(xiao)辦法(fa)。


 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。