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。雙相不(bu)銹鋼(gang)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(fu)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;抗應力腐(fu)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. 雙相不銹鋼的晶間腐蝕
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)雙(shuang)相(xiang)不銹鋼比碳含(han)量相(xiang)當(dang)的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)敏感性低(di)的(de)(de)(de)原因,同存在(zai)一定(ding)數量的(de)(de)(de)最好(hao)是均勻彌(mi)散(san)分(fen)布的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)有關。一般來(lai)說,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)元素(su)(su),如碳等(deng)多(duo)富(fu)(fu)集于(yu)(yu)y相(xiang)中(zhong)(zhong);而(er)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)元素(su)(su),如鉻(ge)、鉬等(deng)則富(fu)(fu)集于(yu)(yu)α相(xiang)中(zhong)(zhong)。當(dang)敏化(hua)(hua)(hua)加熱時,富(fu)(fu)鉻(ge)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)最易于(yu)(yu)在(zai)兩(liang)相(xiang)界面α相(xiang)一側形(xing)(xing)(xing)核,從而(er)大大減少了沿奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒之(zhi)間界碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析出(chu)(不僅形(xing)(xing)(xing)成(cheng)速度慢且因數量很少,難(nan)以構成(cheng)連續網狀)。鉻(ge)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)不僅因富(fu)(fu)集含(han)量高(gao),而(er)且擴散(san)速度比在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中(zhong)(zhong)快得多(duo),均不易產生貧(pin)鉻(ge)或(huo)有利(li)于(yu)(yu)迅速補充而(er)消(xiao)除易遭受腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)區。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量不大時,α相(xiang)以孤島狀被奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶粒所包圍。即使被腐(fu)蝕(shi)(shi)也因相(xiang)互未能連接成(cheng)網絡不致造成(cheng)更大的(de)(de)(de)危險。隨著彌(mi)散(san)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)量的(de)(de)(de)增(zeng)加,晶界總面積提(ti)高(gao)(相(xiang)對降低(di)了晶界碳化(hua)(hua)(hua)物(wu)析出(chu)濃度)和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)界及其內(nei)側能夠吸收更多(duo)的(de)(de)(de)碳化(hua)(hua)(hua)物(wu),當(dang)達(da)到(dao)一定(ding)的(de)(de)(de)極限(xian)α相(xiang)含(han)量以上時,可以消(xiao)除晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。因此,控制適宜(yi)的(de)(de)(de)兩(liang)相(xiang)比例,防止(zhi)α相(xiang)的(de)(de)(de)聚集長大和采(cai)取(qu)(qu)正(zheng)確(que)的(de)(de)(de)熱處理是十(shi)分(fen)重(zhong)要的(de)(de)(de)。過(guo)多(duo)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang),甚(shen)至(zhi)形(xing)(xing)(xing)成(cheng)連續網絡,或(huo)轉變為(wei)σ相(xiang)或(huo)x相(xiang)(取(qu)(qu)決于(yu)(yu)鉬含(han)量)則是十(shi)分(fen)有害(hai)的(de)(de)(de)。在(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)(hua)性介質中(zhong)(zhong),會(hui)發生選擇性晶間腐(fu)蝕(shi)(shi)。
2. 雙相(xiang)不銹鋼的應力腐蝕
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。
雙相不銹鋼(gang)耐氯化物應力(li)腐蝕性(xing)(xing)能(neng)與普通(tong)18-8奧氏體不銹鋼(gang)相比(bi),只有(you)在低應力(li)下才顯示(shi)出一(yi)定的優越性(xing)(xing)。在高應力(li)作用下則區別不大或基本相同(tong)。
對(dui)雙相不銹(xiu)鋼耐應力腐蝕特(te)點可以做出以下解(jie)釋:
a. 雙相不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具有比普通奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼更高的屈服強度;
b. 第(di)二(er)相的(de)存在(zai)對裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)有機械阻礙(ai)(ai)作用(yong)(yong)。如(ru)裂(lie)紋(wen)起(qi)源于奧(ao)氏體(ti)基體(ti),一旦擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)至α相,在(zai)低(di)應力(li)作用(yong)(yong)下(xia),鐵素體(ti)內難以產生滑移,裂(lie)紋(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)(zhan)被阻止(zhi),而在(zai)高應力(li)作用(yong)(yong)下(xia),裂(lie)紋(wen)容易(yi)貫穿鐵素體(ti)相,失去阻礙(ai)(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。