影響點(dian)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(zai)強(qiang)氧化性(xing)(xing)酸(suan)和一些還原性(xing)(xing)介質中,只(zhi)靠鉻(ge)的(de)(de)鈍(dun)化作用尚不(bu)足以維持其(qi)耐蝕性(xing)(xing),還需要添加(jia)抑制陽極溶(rong)解的(de)(de)元素(su),如鎳、鉬、硅等,尤其(qi)是(shi)鉬。在(zai)中性(xing)(xing)氯(lv)化物(wu)的(de)(de)溶(rong)液中,鉻(ge)與鉬的(de)(de)配(pei)合(he)能(neng)顯著提高鋼的(de)(de)耐點蝕性(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(shuang)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(zai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼中的主要作用是(shi)控制(zhi)好(hao)組織,選擇適當的鎳(nie)含(han)量(liang),使α和γ相(xiang)(xiang)(xiang)各(ge)占50%左右(you)。鎳(nie)含(han)量(liang)高(gao)于(yu)最佳值(zhi),y相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)大于(yu)50%,α相(xiang)(xiang)(xiang)中顯著富鉻,易在(zai)700~950℃轉變成。相(xiang)(xiang)(xiang)等,鋼的塑韌性下降;如果鎳(nie)含(han)量(liang)低于(yu)最佳值(zhi),α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)高(gao),也會得到低的韌性,固態結晶時δ相(xiang)(xiang)(xiang)立即(ji)形成,對鋼的焊接(jie)性不利。
氮(dan)(dan)在雙相不銹(xiu)鋼中的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)日益受到重視,在新一(yi)代(dai)超級雙相不銹(xiu)鋼中都加入氮(dan)(dan)作(zuo)(zuo)為合(he)金元(yuan)素。許多學者都致力(li)于(yu)研究氮(dan)(dan)的作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)機制,并提出了一(yi)些通過氮(dan)(dan)合(he)金化而改善耐點(dian)蝕性能的機理,主要有(you)氨形成理論、表面富集理論等。
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(biao)面富集理論(lun)認為,氮會在長時間的鈍(dun)化(hua)(hua)期(qi)間內,于(yu)鈍(dun)化(hua)(hua)膜下大(da)量富集,這種(zhong)富集能阻止或者(zhe)降低鈍(dun)化(hua)(hua)膜破(po)損后基底層的溶解速率(lv)。這些富集的氮能與鉬或鉻發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)相互作用,防止表(biao)面形(xing)成高密度(du)電流,避免發(fa)生點蝕。
氮(dan)對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐點蝕(shi)(shi)的影響(xiang)與其(qi)影響(xiang)合金元素(su)在兩(liang)相(xiang)(xiang)之間(jian)的分配(pei)有(you)關,氮(dan)可使鉻、鉬元素(su)從鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)向奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)轉移,鋼(gang)中(zhong)的氮(dan)含(han)量(liang)越(yue)高(gao)(gao),兩(liang)相(xiang)(xiang)中(zhong)合金元素(su)之差越(yue)小(xiao)。同時氮(dan)在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)中(zhong)的溶(rong)解度遠高(gao)(gao)于在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)中(zhong),上述原因使奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的點蝕(shi)(shi)電位(wei)提(ti)高(gao)(gao),從而提(ti)高(gao)(gao)了整體(ti)(ti)點蝕(shi)(shi)電位(wei)。
錳(meng)(meng)對雙相不銹(xiu)鋼的耐點(dian)蝕性能不利,這是由于錳(meng)(meng)主要與硫結合(he),形成(cheng)硫化錳(meng)(meng),大多沿晶界分布(bu),成(cheng)為(wei)點(dian)蝕敏感點(dian)。
銅(tong)在雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)中對點蝕的(de)影(ying)響(xiang)尚(shang)有爭議(yi)。在雙(shuang)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)鍛件中,銅(tong)加入(ru)量不(bu)(bu)超過2%,在鑄(zhu)件中最高(gao)不(bu)(bu)超過3%,主要是從鋼(gang)的(de)熱塑性和(he)可焊性方(fang)面來考慮的(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(tan)對雙相(xiang)不銹鋼的(de)(de)耐點蝕性能是(shi)有害的(de)(de),但(dan)隨鋼中氮含量的(de)(de)增加(jia),碳(tan)的(de)(de)不利作用減弱。
綜上所述,在氯化(hua)物環境中影響點(dian)蝕(shi)的(de)主要合金(jin)元素是鉻(ge)、鉬和氮。研(yan)究者為便于描述合金(jin)元素與(yu)耐點(dian)蝕(shi)性能之間的(de)關系(xi),建立(li)了數(shu)學關系(xi)式(shi),提出了點(dian)蝕(shi)抗(kang)力當(dang)量(liang)值(zhi)或(huo)稱耐點(dian)蝕(shi)指數(shu) PREN(pitting resistance equivalent number),其中最常用的(de)關系(xi)式(shi):
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。

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
自身的(de)(de)(de)化(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反應即終止,對基體(ti)不(bu)會帶來影響。還有一類是以(yi)硫化(hua)物(wu)為外殼包圍(wei)著(zhu)的(de)(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu),或在(zai)(zai)氧(yang)化(hua)物(wu)中(zhong)分布有極微小(xiao)硫化(hua)物(wu)質(zhi)點的(de)(de)(de)復合夾(jia)雜物(wu)。這些(xie)氧(yang)化(hua)物(wu)主(zhu)要(yao)是鋁、鈣、鎂的(de)(de)(de)復合氧(yang)化(hua)物(wu),硫化(hua)物(wu)主(zhu)要(yao)是(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種(zhong)復合夾(jia)雜物(wu)在(zai)(zai)FeCl3溶(rong)液中(zhong)浸泡(pao)很短時間就會在(zai)(zai)夾(jia)雜和(he)基體(ti)間產(chan)生極窄的(de)(de)(de)縫隙或微小(xiao)孔(kong)洞,繼之(zhi)腐蝕從縫隙處開始向(xiang)基體(ti)金屬蔓延,形成稍大的(de)(de)(de)蝕坑,并迅速擴大,在(zai)(zai)金屬表面(mian)留(liu)下大小(xiao)不(bu)等、肉眼可見(jian)的(de)(de)(de)蝕坑。為提高鋼(gang)的(de)(de)(de)點蝕性能,宜用硅鈣取代鋁以(yi)及降低鋼(gang)中(zhong)硫、錳量都是有效辦法。
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。

