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。


 在強氧化(hua)性酸和一些還原(yuan)性介質中,只靠鉻(ge)的(de)(de)鈍化(hua)作用(yong)尚不足以維持其(qi)耐蝕性,還需要添加(jia)抑制(zhi)陽極溶解的(de)(de)元素(su),如鎳、鉬、硅等(deng),尤其(qi)是鉬。在中性氯化(hua)物的(de)(de)溶液中,鉻(ge)與鉬的(de)(de)配合(he)能顯(xian)著提(ti)高鋼的(de)(de)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(ji)雙(shuang)相不(bu)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。


 鎳在雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中的主(zhu)要作用是控制好組織,選(xuan)擇適(shi)當的鎳含(han)量(liang),使α和γ相(xiang)各占50%左右(you)。鎳含(han)量(liang)高于最佳值(zhi)(zhi),y相(xiang)含(han)量(liang)大于50%,α相(xiang)中顯著富鉻,易(yi)在700~950℃轉(zhuan)變(bian)成。相(xiang)等(deng),鋼(gang)的塑韌(ren)性下降;如果鎳含(han)量(liang)低于最佳值(zhi)(zhi),α相(xiang)含(han)量(liang)高,也會(hui)得到低的韌(ren)性,固態結晶時δ相(xiang)立即(ji)形成,對鋼(gang)的焊接性不利(li)。


 氮(dan)在(zai)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中的(de)作(zuo)用日益(yi)受到重視,在(zai)新一(yi)代超級雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼中都(dou)加(jia)入(ru)氮(dan)作(zuo)為合金元素。許多學(xue)者(zhe)都(dou)致力于(yu)研究氮(dan)的(de)作(zuo)用機(ji)制,并(bing)提出了(le)一(yi)些通過氮(dan)合金化而改善耐點蝕性(xing)能(neng)的(de)機(ji)理(li)(li),主要有(you)氨(an)形(xing)成理(li)(li)論(lun)、表(biao)面富集理(li)(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)集理(li)論認為,氮(dan)會在長時間的鈍(dun)化期間內,于鈍(dun)化膜下(xia)大量富(fu)(fu)集,這(zhe)種(zhong)富(fu)(fu)集能(neng)阻止或(huo)者降(jiang)低鈍(dun)化膜破損(sun)后(hou)基底層的溶解速率(lv)。這(zhe)些富(fu)(fu)集的氮(dan)能(neng)與鉬或(huo)鉻發生化學(xue)相互作用,防止表(biao)面形(xing)成高密度電流,避免發生點(dian)蝕。


 氮(dan)對雙相(xiang)不銹鋼(gang)耐點(dian)蝕的(de)影響與其(qi)影響合金(jin)元素在(zai)兩(liang)相(xiang)之間(jian)的(de)分配有關(guan),氮(dan)可使鉻(ge)、鉬(mu)元素從(cong)鐵素體(ti)相(xiang)向奧氏體(ti)中(zhong)轉移,鋼(gang)中(zhong)的(de)氮(dan)含(han)量越高(gao),兩(liang)相(xiang)中(zhong)合金(jin)元素之差越小。同時氮(dan)在(zai)奧氏體(ti)中(zhong)的(de)溶解度遠高(gao)于在(zai)鐵素體(ti)中(zhong),上述原因使奧氏體(ti)相(xiang)的(de)點(dian)蝕電(dian)位提(ti)高(gao),從(cong)而(er)提(ti)高(gao)了整體(ti)點(dian)蝕電(dian)位。


 錳對雙相不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)耐(nai)點蝕性能不(bu)(bu)利,這(zhe)是由于(yu)錳主要與硫結合,形成硫化錳,大多(duo)沿晶界分布(bu),成為點蝕敏感點。


銅在雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)中對點蝕的(de)影響(xiang)尚有(you)爭議。在雙(shuang)相(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)鍛件中,銅加入量不(bu)(bu)超過2%,在鑄(zhu)件中最高不(bu)(bu)超過3%,主要是從鋼(gang)的(de)熱塑性(xing)和(he)可焊性(xing)方面來(lai)考慮的(de)。


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。


碳對雙相不銹鋼的(de)耐點蝕(shi)性(xing)能是有害的(de),但(dan)隨鋼中氮(dan)含(han)量的(de)增加,碳的(de)不利作用減弱。


 綜(zong)上所述,在(zai)氯化物(wu)環境(jing)中(zhong)影響點蝕(shi)(shi)的(de)主(zhu)要合金(jin)元(yuan)(yuan)素是鉻、鉬和氮。研究者為(wei)便于描述合金(jin)元(yuan)(yuan)素與耐(nai)點蝕(shi)(shi)性能(neng)之間的(de)關系,建立了數學(xue)關系式(shi),提出了點蝕(shi)(shi)抗力當量值或稱耐(nai)點蝕(shi)(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中(zhong)最常用的(de)關系式(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


 自身的化(hua)(hua)(hua)學(xue)溶(rong)解,溶(rong)解后反(fan)應即終止,對基(ji)(ji)體(ti)不會帶來影(ying)響。還有(you)一類是(shi)以硫化(hua)(hua)(hua)物為(wei)外殼包圍著的氧化(hua)(hua)(hua)物,或(huo)(huo)在(zai)氧化(hua)(hua)(hua)物中分(fen)布有(you)極微(wei)小硫化(hua)(hua)(hua)物質點(dian)的復(fu)合(he)夾雜物。這(zhe)些氧化(hua)(hua)(hua)物主要是(shi)鋁、鈣、鎂的復(fu)合(he)氧化(hua)(hua)(hua)物,硫化(hua)(hua)(hua)物主要是(shi)(Ca,Mn)S或(huo)(huo)(Fe,Mn)xS。這(zhe)種復(fu)合(he)夾雜物在(zai)FeCl3溶(rong)液中浸泡很短時間就會在(zai)夾雜和(he)基(ji)(ji)體(ti)間產生極窄的縫隙(xi)或(huo)(huo)微(wei)小孔洞,繼之腐蝕(shi)從縫隙(xi)處開始向(xiang)基(ji)(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)蔓延(yan),形成稍大的蝕(shi)坑,并迅速擴(kuo)大,在(zai)金(jin)屬(shu)表面留下大小不等(deng)、肉眼可見(jian)的蝕(shi)坑。為(wei)提高鋼(gang)的點(dian)蝕(shi)性能(neng),宜用(yong)硅鈣取代鋁以及降低鋼(gang)中硫、錳量都是(shi)有(you)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。