眾所周知,異相共存是容易形成微電池并加速腐蝕的,雙相不銹鋼也不例外。但存在許多影響因素,并非在所有情況和介質條件下均會發生。雙相(xiang)不銹鋼因含有較高的鉻和一定量的鎳、鉬、銅等元素,在一定溫度下,鋼中固溶的元素在兩相間的分布將達到相應的平衡,而且還與相比例等有關。雙相不銹鋼的耐蝕性,主要取決于鈍化元素的含量及其在兩相中的分配。如果兩相在一定條件的介質中均產生鈍化,便可避免發生相選擇性腐蝕。一般來說,雙相不銹鋼的耐腐蝕性能,大體同含鉻、鉬量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體型不銹鋼接近,并受相比例所左右;其耐晶間腐蝕性能優于上述單相組織的不銹鋼,具有更好的抗敏化性能;抗應力(li)腐蝕性能,在低應力條件下比普通18-8類奧氏體不銹鋼優良。這是雙相不銹鋼受到重視和廣泛應用的重要原因。某些雙相不銹鋼具有良好的耐點腐蝕等性能,這是因為含有高的鉻、鉬等元素之故,而非來源于雙相組織的因素。但雙相不銹鋼所具有的良好抗應力腐蝕和抗敏化性能,則直接同雙相組織結構的敏感性相關。其腐蝕機理簡述如下:
1. 雙相不銹(xiu)鋼的晶(jing)間腐蝕(shi)
奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼比(bi)(bi)碳(tan)(tan)含(han)量(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)敏感性低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)原因,同(tong)存在一(yi)定數量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)最好是均(jun)勻彌(mi)(mi)散(san)分布的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)有關(guan)。一(yi)般(ban)來說,奧(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素(su)(su),如(ru)(ru)碳(tan)(tan)等多富(fu)集于(yu)(yu)(yu)y相(xiang)(xiang)中(zhong);而(er)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素(su)(su),如(ru)(ru)鉻、鉬等則富(fu)集于(yu)(yu)(yu)α相(xiang)(xiang)中(zhong)。當(dang)敏化(hua)加熱時,富(fu)鉻碳(tan)(tan)化(hua)物最易于(yu)(yu)(yu)在兩相(xiang)(xiang)界(jie)面(mian)α相(xiang)(xiang)一(yi)側(ce)形(xing)(xing)核,從而(er)大(da)(da)大(da)(da)減少(shao)了沿(yan)奧(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)粒之間(jian)界(jie)碳(tan)(tan)化(hua)物的(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)(xi)出(chu)(不(bu)(bu)僅形(xing)(xing)成(cheng)速度(du)慢且(qie)(qie)因數量(liang)很少(shao),難以構成(cheng)連(lian)(lian)續網(wang)(wang)狀)。鉻在鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)不(bu)(bu)僅因富(fu)集含(han)量(liang)高,而(er)且(qie)(qie)擴散(san)速度(du)比(bi)(bi)在奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)快得多,均(jun)不(bu)(bu)易產(chan)生(sheng)貧鉻或(huo)有利于(yu)(yu)(yu)迅速補充而(er)消(xiao)除(chu)易遭受腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)貧鉻區。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)量(liang)不(bu)(bu)大(da)(da)時,α相(xiang)(xiang)以孤島狀被奧(ao)氏(shi)體(ti)晶(jing)粒所(suo)包圍。即使(shi)被腐(fu)蝕(shi)也因相(xiang)(xiang)互未能連(lian)(lian)接成(cheng)網(wang)(wang)絡不(bu)(bu)致造成(cheng)更(geng)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)險。隨(sui)著彌(mi)(mi)散(san)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)增加,晶(jing)界(jie)總面(mian)積提(ti)高(相(xiang)(xiang)對降(jiang)低(di)了晶(jing)界(jie)碳(tan)(tan)化(hua)物析(xi)(xi)出(chu)濃度(du))和(he)(he)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)界(jie)及其內(nei)側(ce)能夠吸收更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)碳(tan)(tan)化(hua)物,當(dang)達到(dao)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)(de)極限α相(xiang)(xiang)含(han)量(liang)以上時,可(ke)以消(xiao)除(chu)晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)傾向。因此(ci),控(kong)制適(shi)宜的(de)(de)(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例,防止α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)聚集長大(da)(da)和(he)(he)采取正確的(de)(de)(de)(de)(de)熱處(chu)理是十分重要的(de)(de)(de)(de)(de)。過多的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang),甚至形(xing)(xing)成(cheng)連(lian)(lian)續網(wang)(wang)絡,或(huo)轉變(bian)為σ相(xiang)(xiang)或(huo)x相(xiang)(xiang)(取決于(yu)(yu)(yu)鉬含(han)量(liang))則是十分有害的(de)(de)(de)(de)(de)。在強氧化(hua)性介質中(zhong),會(hui)發(fa)生(sheng)選(xuan)擇性晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕(shi)。
2. 雙相不(bu)銹(xiu)鋼的應力腐蝕
雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能,隨鐵素體含量的增加而提高。其α和γ相的最佳平衡比例,隨鋼種(成分、熱處理)和介質等條件不同而異。一般來說,如廣泛使用的60年代瑞典投產的Sandvik 3RE60(相當我國00Cr18Ni5Mo3Si2及其改進型)抗應力腐蝕不銹鋼,1975年以前資料,最佳a相占60%,1975年后改為50%。國內外多數實用的耐應力腐蝕不銹鋼屬于鐵素體-奧氏體類型。過高的鐵素體含量,會使高鉻鐵素體不銹鋼固有的缺點更趨明顯化。
雙相(xiang)不銹鋼耐氯化物應力(li)(li)(li)腐蝕性能與普通(tong)18-8奧氏體不銹鋼相(xiang)比,只有在低應力(li)(li)(li)下(xia)才顯示(shi)出一定的(de)優越性。在高應力(li)(li)(li)作用下(xia)則區別不大或(huo)基本相(xiang)同。
對雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼耐(nai)應力(li)腐蝕(shi)特點可以做出以下(xia)解釋:
a. 雙相不(bu)銹(xiu)鋼具有比(bi)普通奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)鋼更(geng)高的屈服強度(du);
b. 第二(er)相(xiang)的存在(zai)對裂紋擴展有機(ji)械阻礙(ai)作(zuo)用。如(ru)裂紋起源于奧氏體(ti)基體(ti),一旦擴展至α相(xiang),在(zai)低(di)應力作(zuo)用下(xia),鐵素體(ti)內難以產生滑移,裂紋擴展被阻止(zhi),而在(zai)高應力作(zuo)用下(xia),裂紋容(rong)易貫(guan)穿(chuan)鐵素體(ti)相(xiang),失去阻礙(ai)效果(guo);
c. α相電位相對于y相較負,為陽極,對奧氏體起了電化學陰極保護作用等。還有多種解釋,目前尚未統一。