影響點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。


 在強(qiang)氧化性酸和一些還原性介質中(zhong),只靠(kao)鉻的鈍(dun)化作用尚不(bu)足(zu)以(yi)維持其耐蝕性,還需要添(tian)加(jia)抑制陽(yang)極溶解的元素,如鎳(nie)、鉬(mu)(mu)、硅等,尤(you)其是(shi)鉬(mu)(mu)。在中(zhong)性氯化物的溶液中(zhong),鉻與(yu)鉬(mu)(mu)的配合(he)能顯著(zhu)提高鋼的耐點蝕性能。


 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。在新一代超級雙相(xiang)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)(nie)在雙相(xiang)不銹鋼中的(de)(de)主(zhu)要(yao)作用是控制好(hao)組織(zhi),選擇(ze)適當(dang)的(de)(de)鎳(nie)(nie)含量(liang),使α和(he)γ相(xiang)各占50%左右。鎳(nie)(nie)含量(liang)高(gao)于(yu)(yu)最(zui)佳值,y相(xiang)含量(liang)大于(yu)(yu)50%,α相(xiang)中顯著富鉻(ge),易在700~950℃轉變成。相(xiang)等(deng),鋼的(de)(de)塑韌性下降;如果鎳(nie)(nie)含量(liang)低(di)于(yu)(yu)最(zui)佳值,α相(xiang)含量(liang)高(gao),也會(hui)得到(dao)低(di)的(de)(de)韌性,固態結晶(jing)時δ相(xiang)立即形成,對鋼的(de)(de)焊接性不利。


 氮(dan)在雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)的作用日益受到重視,在新一代超級雙(shuang)相(xiang)不(bu)銹鋼中(zhong)都加入氮(dan)作為合(he)金元素。許(xu)多學者都致(zhi)力于(yu)研究氮(dan)的作用機制,并提出了(le)一些通過氮(dan)合(he)金化而改善耐點蝕性能(neng)的機理(li),主(zhu)要(yao)有(you)氨形成(cheng)理(li)論(lun)、表(biao)面富(fu)集理(li)論(lun)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(fu)(fu)集(ji)(ji)理論認為(wei),氮(dan)會在長(chang)時間的鈍化(hua)期間內,于(yu)鈍化(hua)膜(mo)下大量富(fu)(fu)集(ji)(ji),這種(zhong)富(fu)(fu)集(ji)(ji)能阻止或者降低鈍化(hua)膜(mo)破損(sun)后(hou)基(ji)底(di)層(ceng)的溶解速(su)率(lv)。這些富(fu)(fu)集(ji)(ji)的氮(dan)能與鉬或鉻發生(sheng)化(hua)學(xue)相互作用,防(fang)止表(biao)面形成(cheng)高密度電流,避免發生(sheng)點蝕。


 氮對(dui)雙相(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼耐點蝕(shi)的(de)(de)影(ying)響(xiang)與其影(ying)響(xiang)合(he)金(jin)元素(su)(su)在(zai)兩(liang)相(xiang)(xiang)之(zhi)間的(de)(de)分配有(you)關,氮可使鉻(ge)、鉬元素(su)(su)從鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)向奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)轉(zhuan)移,鋼中(zhong)的(de)(de)氮含(han)量(liang)越(yue)高(gao),兩(liang)相(xiang)(xiang)中(zhong)合(he)金(jin)元素(su)(su)之(zhi)差越(yue)小。同時氮在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中(zhong)的(de)(de)溶解度(du)遠高(gao)于在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)中(zhong),上述原(yuan)因使奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)點蝕(shi)電位(wei)提高(gao),從而提高(gao)了整體(ti)點蝕(shi)電位(wei)。


 錳對雙相(xiang)不銹鋼的耐點(dian)蝕性能不利(li),這是由于錳主要(yao)與硫結合,形成硫化錳,大多(duo)沿(yan)晶界分布,成為點(dian)蝕敏感點(dian)。


銅(tong)在(zai)雙相不銹鋼(gang)中(zhong)對點蝕的影(ying)響尚有(you)爭議。在(zai)雙相不銹鋼(gang)鍛件(jian)中(zhong),銅(tong)加入量不超(chao)過2%,在(zai)鑄件(jian)中(zhong)最高不超(chao)過3%,主要是從鋼(gang)的熱塑性(xing)和可焊(han)性(xing)方面來(lai)考慮的。


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。


碳對雙相不(bu)銹鋼(gang)的耐點蝕性(xing)能是有害的,但隨(sui)鋼(gang)中氮(dan)含量的增加,碳的不(bu)利(li)作用減弱。


 綜上(shang)所述,在氯化物環境(jing)中影響點(dian)(dian)蝕(shi)的(de)主要合金元素是鉻、鉬和氮。研究者為便于描述合金元素與耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)性能之間的(de)關(guan)系,建(jian)立了數學關(guan)系式(shi)(shi),提出(chu)了點(dian)(dian)蝕(shi)抗力當(dang)量值(zhi)或(huo)稱(cheng)耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其(qi)中最常用的(de)關(guan)系式(shi)(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。


表 44.jpg


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)化(hua)(hua)(hua)(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反應即終止,對基體(ti)(ti)不會帶(dai)來(lai)影響。還有一類是以硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)為外殼包圍著的(de)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu),或在氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)(zhong)分布有極微(wei)小(xiao)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)質(zhi)點的(de)復合夾雜物(wu)(wu)(wu)(wu)。這些(xie)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)主(zhu)(zhu)要是鋁、鈣(gai)、鎂的(de)復合氧化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu),硫(liu)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)(wu)主(zhu)(zhu)要是(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種復合夾雜物(wu)(wu)(wu)(wu)在FeCl3溶(rong)液中(zhong)(zhong)浸泡(pao)很(hen)短時間就會在夾雜和基體(ti)(ti)間產生極窄的(de)縫隙或微(wei)小(xiao)孔洞,繼之腐(fu)蝕(shi)從縫隙處開始向(xiang)基體(ti)(ti)金屬蔓延,形成稍大(da)(da)的(de)蝕(shi)坑(keng),并迅(xun)速擴大(da)(da),在金屬表面留下大(da)(da)小(xiao)不等、肉(rou)眼(yan)可見(jian)的(de)蝕(shi)坑(keng)。為提高鋼的(de)點蝕(shi)性能,宜用硅(gui)鈣(gai)取代鋁以及(ji)降(jiang)低鋼中(zhong)(zhong)硫(liu)、錳(meng)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。