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、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


  氮可以改(gai)善耐點(dian)腐蝕性這一點(dian),已經在奧氏體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼中得到證實,Streicherl 認為氮的(de)耐點(dian)腐蝕性效(xiao)果是奧氏體(ti)(ti)相(xiang)穩定(ding)化(hua)的(de)原因(yin)。此(ci)后的(de)研究證實了(le)氮能提高奧氏體(ti)(ti)鐵素體(ti)(ti)(雙相(xiang))不銹(xiu)鋼的(de)耐點(dian)腐蝕性,并(bing)且明(ming)確了(le)氮與奧氏體(ti)(ti)的(de)穩定(ding)度沒有(you)直接(jie)關系(xi)。


  但是,岡(gang)田等(1972年)證實了在(zai)鐵素體(α)單(dan)相25Cr-3Mo鋼(gang)中添(tian)加鎳(nie)后,奧(ao)氏體相出(chu)現,從而(er)變成a+γ的(de)雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang),這樣耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)能(neng)力就會降低,但繼續(xu)增加鎳(nie)的(de)含(han)量后,其耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)重新得(de)到改善。然后再通過熱處理(li)后,γ相從α相中析出(chu),耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)仍(reng)舊(jiu)降低,這是因為γ相中的(de)Cr、Mo含(han)量減少的(de)緣故。該研(yan)究結(jie)果(guo)表明,在(zai)不(bu)(bu)含(han)氮元素的(de)情況下,雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)比單(dan)相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)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(ci)外,小林(lin)等(1980年)針對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構成的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)雙相(xiang)(xiang)鋼,分析(xi)了(le)C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等元素(su)對經過(guo)退火(huo)或高溫(wen)加(jia)(jia)(jia)熱后(hou)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)腐蝕(shi)(shi)電位的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang),發(fa)現(xian)碳不影響(xiang)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性,氮使(shi)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性升高(如(ru)圖(tu)8.9所示)。而且該圖(tu)顯(xian)示在含(han)有4%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳時,即使(shi)不特地(di)添(tian)加(jia)(jia)(jia)氮元素(su)也具有良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性,這(zhe)是(shi)因為是(shi)鐵素(su)體單相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)緣故。另(ling)外,越(yue)是(shi)鎳含(han)量(liang)多的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼材,氮含(han)量(liang)為0.02%~0.06%時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)點(dian)腐蝕(shi)(shi)電位越(yue)低,這(zhe)是(shi)鎳含(han)量(liang)引(yin)起(qi)相(xiang)(xiang)比例發(fa)生(sheng)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結果。小林(lin)等人進一步得出(chu),在含(han)氮鋼中添(tian)加(jia)(jia)(jia)0.1%以(yi)(yi)上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鈦后(hou),高溫(wen)加(jia)(jia)(jia)熱鋼材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)能力提(ti)高,REM沒有產生(sheng)影響(xiang);另(ling)外添(tian)加(jia)(jia)(jia)0.01%左右的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)硼(peng)后(hou),可以(yi)(yi)通過(guo)抑(yi)制α相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)來提(ti)高耐(nai)點(dian)腐蝕(shi)(shi)性。


圖 9.jpg


金子等人(1985年(nian))研究(jiu)了(le)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)(de)(de)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及(ji)再(zai)鈍(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)所造成的(de)(de)(de)(de)影(ying)響,得出的(de)(de)(de)(de)結論認為(wei):在氮含(han)量(liang)低(0.03%以下)的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下,點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著鎳含(han)量(liang)發生(sheng)變化,在變為(wei)雙相鋼(gang)時,點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)最低,這一(yi)結果與前述岡田等人的(de)(de)(de)(de)結果一(yi)致。此(ci)外,金子等人還(huan)證(zheng)明(ming),氮的(de)(de)(de)(de)添加(jia)使點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)升高,經過高溫加(jia)熱處理后的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)下降,鎳含(han)量(liang)較低的(de)(de)(de)(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)變化更明(ming)顯。而且還(huan)證(zheng)實了(le)縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)、點(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)及(ji)縫隙(xi)(xi)(xi)再(zai)鈍(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)受Ni、N含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響不(bu)大。


三浦等人(1986年)通過6%FeCl3 水溶液中的臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)度(du),評價(jia)了鎳及氮(dan)含(han)量發生改(gai)變的22 Cr-3 Mo鋼(gang)的母材和焊(han)接(jie)金(jin)屬的耐(nai)點(dian)(dian)腐蝕(shi)性(xing),結果顯示氮(dan)元素使臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)度(du)上(shang)升;鎳含(han)量增加后,母材的臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)度(du)降低,而焊(han)接(jie)材料的臨(lin)(lin)界(jie)(jie)點(dian)(dian)腐蝕(shi)溫(wen)度(du)升高(gao),在鎳含(han)量達到6%以上(shang)時,此溫(wen)度(du)大致(zhi)保持在一定水平。特別是在焊(han)接(jie)金(jin)屬方面,Ni、N含(han)量減少后,冷卻過程(cheng)中γ的析出得到抑(yi)制,碳或(huo)氮(dan)不能在γ中完全固(gu)溶,導致(zhi)析出物的生成顯著,因(yin)此耐(nai)點(dian)(dian)腐蝕(shi)能力降低。


另外,岡山(shan)等(1987年)分(fen)析(xi)了合金(jin)元(yuan)素對在25℃、12%NaCl溶液中(zhong)得出的雙相不銹鋼(12種)脫鈍化pH(pH4)值的影響,并把這一結果用下式表示出來(lai),其中(zhong)合金(jin)元(yuan)素表示為mass%.該(gai)式沒有表明鉻和氮的影響。


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



2. 氮添加鋼中相比例的(de)影響


 在(zai)研究相(xiang)(xiang)比(bi)例對(dui)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)影響(xiang)時,通過改(gai)變對(dui)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)影響(xiang)小的(de)(de)氮含量,或改(gai)變加熱溫度來改(gai)變相(xiang)(xiang)比(bi)例。正如前面所(suo)講(jiang)到(dao)的(de)(de)岡田等人(ren)的(de)(de)研究結果(guo),在(zai)沒(mei)有特別(bie)添(tian)加氮的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中,γ相(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)中析出后,γ相(xiang)(xiang)中所(suo)含的(de)(de)Cr、Mo量比(bi)α相(xiang)(xiang)少,所(suo)以(yi)耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)能力下降,但在(zai)添(tian)加了氮元素的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中,當相(xiang)(xiang)比(bi)例達到(dao)某(mou)一(yi)程(cheng)度時,耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)升(sheng)至(zhi)最高(gao)。


 長田等(deng)(1981年(nian))(1984年(nian))在以23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主要成分的不(bu)銹鋼(gang)中添加了0.1%N,然(ran)后(hou)通過改(gai)變其(qi)(qi)中的鎳(nie)含量來改(gai)變相(xiang)比例(li),使(shi)其(qi)(qi)構成各種雙相(xiang)鋼(gang),然(ran)后(hou)對這些雙相(xiang)鋼(gang)進(jin)行了點腐蝕電(dian)位測定(ding)和氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸泡(pao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。該(gai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)如(ru)圖8.10所示(shi),即使(shi)Cr、Mo含量相(xiang)同,當(dang)γ量達(da)到一定(ding)范圍(30%~40%)時,耐(nai)(nai)點腐蝕能力達(da)到最(zui)高水平(ping)。另外,酒井等(deng)人(1983年(nian))對由(you)鎳(nie)含量發生改(gai)變的25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成的雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang),進(jin)行了氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸泡(pao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)來測定(ding)其(qi)(qi)耐(nai)(nai)點腐蝕性,結果(guo)顯(xian)示(shi)γ量在50%左右時,耐(nai)(nai)點腐蝕性最(zui)好。另一方面,藤(teng)原等(deng)(1987年(nian))把(ba)SUS329J3L 和相(xiang)當(dang)于329J4L的鋼(gang)材進(jin)行高溫處(chu)理,以改(gai)變相(xiang)比例(li),然(ran)后(hou)通過氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸泡(pao)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)來檢測耐(nai)(nai)點腐蝕性。該(gai)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)結果(guo)同樣顯(xian)示(shi)在γ相(xiang)達(da)到某一比例(li)時,耐(nai)(nai)點腐蝕性為最(zui)高。


圖 10.jpg


 如上(shang)所(suo)(suo)(suo)述,相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到(dao)某一程(cheng)度時,耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)達到(dao)最(zui)高水平(ping)。根(gen)本等人(1987年(nian))證實了(le),這一相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)的(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)(chu)現是由(you)改善耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)(zai)各(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)構(gou)(gou)成不(bu)同而(er)引(yin)起的(de)(de)(de)(de)。圖8.11模式化地表明了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)對(dui)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang),其中(zhong)豎軸(zhou)表示(shi)根(gen)據Cr、Mo、N在(zai)(zai)各(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)所(suo)(suo)(suo)得(de)出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)指(zhi)數,而(er)Cr、Mo、N均為(wei)(wei)能(neng)顯著提高耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)。當(dang)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)指(zhi)數為(wei)(wei)a時,添加對(dui)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)影響(xiang)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)鎳(nie)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)使之成為(wei)(wei)由(you)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)構(gou)(gou)成,這樣鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生成元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)Cr、Mo就固溶在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此該相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)升高;而(er)在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方(fang)面,雖然Cr、Mo含量(liang)(liang)有(you)(you)所(suo)(suo)(suo)減少,但奧氏(shi)體(ti)的(de)(de)(de)(de)生成元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)氮固溶在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此仍然表現出(chu)(chu)(chu)良好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力。當(dang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到(dao)沒有(you)(you)析出(chu)(chu)(chu)物質、兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)一致(zhi)(圖中(zhong)的(de)(de)(de)(de)箭頭位置)時,這種雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼呈現出(chu)(chu)(chu)最(zui)強的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力。可以根(gen)據這類(lei)圖斷定,在(zai)(zai)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼或(huo)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中(zhong)分(fen)別(bie)有(you)(you)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu)(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)情況下,不(bu)管哪一相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發(fa)生點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)。