在雙相不銹鋼中添加合金元素后,各相比例也會發生變化,各相的合金成分隨之改變,因此合金元素對雙相不銹鋼局部腐蝕的影響比較復雜。


1. 鉬(mu)、鎳、氮元素的影響


 水野(1970年)通過FeCl3溶液試驗,分析了Mo、Ni含量對含有25%Cr的Cr-Ni-Mo不銹鋼耐點腐蝕性的影響,結果如圖8.8所示,即不銹鋼的耐蝕范圍隨著Mo、Ni含量的增加而擴大。根據該試驗結果,鎳的防蝕效果很明顯,但被用于試驗的不銹鋼應含有0.1%以上的氮,另外還含有從鐵素體單相到奧氏體鐵素體雙相范圍內的成分,因此并不單純是受鎳元素影響的結果,還可能受各相中Cr、Mo、N元素組成的影響。關于各相中Cr、Mo、N的不同組成對耐蝕性的影響這一點,已在這之后的研究中得到證實。


圖 8.jpg


  氮(dan)可以改(gai)善耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)這一點(dian)(dian),已經(jing)在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼中(zhong)得到證實(shi)(shi),Streicherl 認為氮(dan)的(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing)效果是(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相穩(wen)定化的(de)原因。此(ci)后的(de)研(yan)究(jiu)證實(shi)(shi)了氮(dan)能提高奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鐵素體(ti)(雙(shuang)相)不銹(xiu)鋼的(de)耐點(dian)(dian)腐(fu)蝕性(xing),并且明確了氮(dan)與奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的(de)穩(wen)定度(du)沒有直接關系。


  但(dan)是,岡田等(1972年(nian))證實了在鐵(tie)素體(α)單相(xiang)(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼中(zhong)(zhong)添加鎳后(hou)(hou)(hou),奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現(xian),從(cong)而變成a+γ的(de)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼,這樣耐點腐(fu)蝕能力(li)就(jiu)會降(jiang)低,但(dan)繼續增加鎳的(de)含(han)量后(hou)(hou)(hou),其耐點腐(fu)蝕性(xing)重(zhong)新(xin)得到改善。然后(hou)(hou)(hou)再通過熱(re)處理(li)后(hou)(hou)(hou),γ相(xiang)(xiang)(xiang)從(cong)α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)析出(chu),耐點腐(fu)蝕性(xing)仍舊(jiu)降(jiang)低,這是因為γ相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)Cr、Mo含(han)量減少的(de)緣故。該研究結果(guo)表明,在不(bu)含(han)氮元素的(de)情況(kuang)下(xia),雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼比單相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼的(de)耐點腐(fu)蝕性(xing)差。


  小若等(1975年)分析了Ti、Nb、Sn、V、W、Ni、Mo、Cu等添加元素對25Cr-6Ni-N系雙相不銹鋼耐蝕性的影響。作為海水中縫隙腐蝕的加速試驗,他們在80℃(通風狀態)下的3%NaCl+0.05mol/dm3 Na2SO4 溶液中添加活性炭,然后把由25Cr-6Ni-3Mo-0.4Cu-0.5W-N構成的不銹鋼浸泡在該溶液中,結果沒有發生縫隙腐蝕。


  此外,小(xiao)林(lin)等(deng)(1980年(nian))針對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構成的(de)(de)(de)雙相(xiang)鋼(gang),分析了(le)C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)元素(su)對經過退(tui)火或高(gao)(gao)溫加熱后的(de)(de)(de)點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位的(de)(de)(de)影(ying)響,發現碳(tan)不影(ying)響耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)性,氮(dan)使(shi)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)性升高(gao)(gao)(如圖8.9所(suo)示)。而且該圖顯示在含(han)(han)(han)有(you)(you)4%的(de)(de)(de)鎳(nie)時(shi)(shi),即使(shi)不特地添(tian)加氮(dan)元素(su)也具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)性,這是(shi)因為是(shi)鐵素(su)體單相(xiang)的(de)(de)(de)緣故。另(ling)外,越是(shi)鎳(nie)含(han)(han)(han)量多的(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai),氮(dan)含(han)(han)(han)量為0.02%~0.06%時(shi)(shi)的(de)(de)(de)點(dian)腐蝕(shi)電(dian)位越低,這是(shi)鎳(nie)含(han)(han)(han)量引(yin)起相(xiang)比(bi)例發生變化的(de)(de)(de)結(jie)果。小(xiao)林(lin)等(deng)人進一(yi)步得出,在含(han)(han)(han)氮(dan)鋼(gang)中添(tian)加0.1%以上的(de)(de)(de)鈦后,高(gao)(gao)溫加熱鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)能力提(ti)(ti)高(gao)(gao),REM沒有(you)(you)產生影(ying)響;另(ling)外添(tian)加0.01%左右(you)的(de)(de)(de)硼后,可(ke)以通過抑制(zhi)α相(xiang)的(de)(de)(de)析出來提(ti)(ti)高(gao)(gao)耐(nai)(nai)點(dian)腐蝕(shi)性。


圖 9.jpg


金子(zi)等(deng)(deng)人(1985年)研(yan)究了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼(gang)在50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及(ji)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)所造成的(de)(de)影(ying)響,得出(chu)的(de)(de)結論認為:在氮含量低(di)(di)(0.03%以下)的(de)(de)情況(kuang)下,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著鎳含量發(fa)生變(bian)(bian)化(hua)(hua),在變(bian)(bian)為雙相(xiang)鋼(gang)時,點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)最低(di)(di),這一(yi)(yi)結果與前述(shu)岡田等(deng)(deng)人的(de)(de)結果一(yi)(yi)致(zhi)。此外,金子(zi)等(deng)(deng)人還(huan)證明(ming),氮的(de)(de)添(tian)加(jia)使點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)升高(gao),經過高(gao)溫(wen)加(jia)熱處(chu)理后的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下降,鎳含量較低(di)(di)的(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)(hua)更明(ming)顯。而且還(huan)證實了縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、點(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及(ji)縫隙(xi)再(zai)鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)受Ni、N含量的(de)(de)影(ying)響不大。


三浦等人(ren)(1986年)通過6%FeCl3 水溶(rong)(rong)液中(zhong)的(de)(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)溫(wen)度(du),評價了鎳及氮含(han)量發生改變的(de)(de)(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)(de)(de)母(mu)材和(he)焊(han)接金屬(shu)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing),結(jie)果顯(xian)示氮元(yuan)素使臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)溫(wen)度(du)上(shang)升(sheng);鎳含(han)量增加(jia)后,母(mu)材的(de)(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)溫(wen)度(du)降低,而焊(han)接材料的(de)(de)(de)臨界點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)溫(wen)度(du)升(sheng)高,在(zai)鎳含(han)量達到6%以(yi)上(shang)時,此溫(wen)度(du)大致(zhi)保持在(zai)一定水平。特別(bie)是在(zai)焊(han)接金屬(shu)方(fang)面,Ni、N含(han)量減少后,冷卻過程中(zhong)γ的(de)(de)(de)析出得到抑制,碳或氮不(bu)能在(zai)γ中(zhong)完(wan)全固溶(rong)(rong),導(dao)致(zhi)析出物的(de)(de)(de)生成(cheng)顯(xian)著,因此耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力降低。


另(ling)外(wai),岡山等(1987年)分析(xi)了(le)合金元素對在25℃、12%NaCl溶(rong)液中得出的雙相不銹鋼(12種)脫(tuo)鈍化pH(pH4)值的影(ying)響(xiang),并把這一結果用下式表(biao)示(shi)出來,其中合金元素表(biao)示(shi)為mass%.該式沒有表(biao)明鉻和氮(dan)的影(ying)響(xiang)。


pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95



2. 氮添加鋼中相比例的影響


 在(zai)研究相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)影(ying)響(xiang)時,通過改(gai)(gai)變(bian)對耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)影(ying)響(xiang)小的(de)氮含(han)量,或改(gai)(gai)變(bian)加熱(re)溫度來改(gai)(gai)變(bian)相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)。正如前面所(suo)講到(dao)(dao)的(de)岡田等人的(de)研究結果,在(zai)沒有特別(bie)添(tian)加氮的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong),γ相(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)中(zhong)析出后(hou),γ相(xiang)(xiang)中(zhong)所(suo)含(han)的(de)Cr、Mo量比(bi)α相(xiang)(xiang)少,所(suo)以(yi)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力下(xia)降,但在(zai)添(tian)加了氮元素的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong),當相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到(dao)(dao)某一程度時,耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)升(sheng)至最高。


 長田等(1981年)(1984年)在以23Cr-1.5Mo及(ji)25Cr-1.5~3.5Mo為主(zhu)要成(cheng)分(fen)的(de)不銹(xiu)鋼中(zhong)添加了0.1%N,然(ran)后通過(guo)改變其(qi)中(zhong)的(de)鎳(nie)含量(liang)來(lai)改變相(xiang)比例,使(shi)其(qi)構成(cheng)各種雙相(xiang)鋼,然(ran)后對這些(xie)雙相(xiang)鋼進行(xing)了點(dian)腐(fu)蝕電(dian)位(wei)測(ce)定(ding)(ding)(ding)和氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)(shi)驗。該試(shi)(shi)驗結果(guo)如圖8.10所示(shi)(shi),即使(shi)Cr、Mo含量(liang)相(xiang)同(tong),當γ量(liang)達(da)到(dao)一(yi)定(ding)(ding)(ding)范(fan)圍(30%~40%)時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕能力達(da)到(dao)最(zui)高水平。另(ling)外,酒井等人(1983年)對由鎳(nie)含量(liang)發生改變的(de)25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成(cheng)的(de)雙相(xiang)不銹(xiu)鋼,進行(xing)了氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)(shi)驗來(lai)測(ce)定(ding)(ding)(ding)其(qi)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性(xing),結果(guo)顯(xian)(xian)示(shi)(shi)γ量(liang)在50%左右(you)時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性(xing)最(zui)好。另(ling)一(yi)方面,藤原等(1987年)把SUS329J3L 和相(xiang)當于329J4L的(de)鋼材進行(xing)高溫處理,以改變相(xiang)比例,然(ran)后通過(guo)氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)(shi)驗來(lai)檢測(ce)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性(xing)。該試(shi)(shi)驗結果(guo)同(tong)樣顯(xian)(xian)示(shi)(shi)在γ相(xiang)達(da)到(dao)某一(yi)比例時(shi),耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕性(xing)為最(zui)高。


圖 10.jpg


 如上所述,相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)到(dao)某一程(cheng)度時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)達(da)到(dao)最高(gao)水平。根本等(deng)人(1987年)證實(shi)了,這一相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)的(de)(de)(de)出現(xian)是由改善耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)構成(cheng)不(bu)同而引起(qi)的(de)(de)(de)。圖8.11模(mo)式化地表明了相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)對雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)影(ying)響,其中(zhong)豎軸(zhou)表示根據Cr、Mo、N在(zai)各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)含量所得出的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)指數,而Cr、Mo、N均(jun)為能顯著提高(gao)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)元素(su)(su)。當鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)指數為a時(shi),添加(jia)對耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)影(ying)響較小(xiao)的(de)(de)(de)鎳(nie)元素(su)(su)使之成(cheng)為由雙相(xiang)(xiang)(xiang)構成(cheng),這樣鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)生成(cheng)元素(su)(su)Cr、Mo就固溶(rong)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此該(gai)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)升高(gao);而在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)方(fang)面,雖然Cr、Mo含量有(you)所減少(shao),但奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)生成(cheng)元素(su)(su)氮固溶(rong)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此仍然表現(xian)出良好(hao)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力。當相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)到(dao)沒有(you)析(xi)(xi)出物質、兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)一致(zhi)(圖中(zhong)的(de)(de)(de)箭頭位置)時(shi),這種(zhong)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)呈現(xian)出最強的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力。可以根據這類圖斷(duan)定,在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)或鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)分別有(you)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)(xi)出的(de)(de)(de)情況下,不(bu)管哪一相(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發生點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。