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(zai)(zai)強氧(yang)化性(xing)(xing)(xing)酸(suan)和(he)一些還原性(xing)(xing)(xing)介質中(zhong),只靠鉻的鈍化作用尚不足以維持其耐(nai)蝕性(xing)(xing)(xing),還需要添加抑制陽(yang)極溶(rong)解的元(yuan)素,如鎳、鉬、硅等,尤(you)其是(shi)鉬。在(zai)(zai)中(zhong)性(xing)(xing)(xing)氯化物的溶(rong)液中(zhong),鉻與鉬的配合能(neng)(neng)顯(xian)著提(ti)高(gao)鋼的耐(nai)點蝕性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)。


 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。在新一代超級雙相不銹(xiu)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(shuang)相(xiang)不銹鋼中(zhong)的主要作用是(shi)控制好(hao)組織,選擇適當的鎳含(han)(han)量(liang),使α和γ相(xiang)各(ge)占50%左右。鎳含(han)(han)量(liang)高于最佳(jia)(jia)值,y相(xiang)含(han)(han)量(liang)大于50%,α相(xiang)中(zhong)顯著富鉻,易在700~950℃轉(zhuan)變成。相(xiang)等,鋼的塑韌性下降;如果鎳含(han)(han)量(liang)低于最佳(jia)(jia)值,α相(xiang)含(han)(han)量(liang)高,也(ye)會得到低的韌性,固態結晶時δ相(xiang)立即形成,對(dui)鋼的焊接性不利(li)。


 氮(dan)(dan)在雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)的作(zuo)用(yong)日益(yi)受到重視(shi),在新(xin)一代超(chao)級雙(shuang)相不銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)(zhong)都加入氮(dan)(dan)作(zuo)為合金元(yuan)素。許多學者都致力于研究氮(dan)(dan)的作(zuo)用(yong)機(ji)制,并(bing)提出了一些通過氮(dan)(dan)合金化(hua)而改善(shan)耐點蝕性能的機(ji)理,主要有氨形成理論、表面富集理論等。


 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。


 表面(mian)(mian)富(fu)集理論認為,氮(dan)會在長時間的鈍化(hua)(hua)期(qi)間內,于鈍化(hua)(hua)膜(mo)下(xia)大量富(fu)集,這種富(fu)集能阻止或(huo)者降低(di)鈍化(hua)(hua)膜(mo)破損后基底層的溶解速率。這些富(fu)集的氮(dan)能與(yu)鉬(mu)或(huo)鉻(ge)發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)相互(hu)作用,防止表面(mian)(mian)形成高密度電流,避免發(fa)生點蝕。


 氮(dan)對雙相(xiang)不銹鋼(gang)耐(nai)點蝕的(de)影(ying)響與其影(ying)響合(he)金元(yuan)素在兩(liang)(liang)相(xiang)之間的(de)分配有關,氮(dan)可使鉻、鉬(mu)元(yuan)素從鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)向奧氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)轉(zhuan)移,鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)氮(dan)含(han)量越高(gao),兩(liang)(liang)相(xiang)中(zhong)(zhong)合(he)金元(yuan)素之差越小。同時氮(dan)在奧氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)溶解度遠(yuan)高(gao)于在鐵(tie)素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong),上述原因使奧氏體(ti)(ti)相(xiang)的(de)點蝕電(dian)位提高(gao),從而(er)提高(gao)了整體(ti)(ti)點蝕電(dian)位。


 錳(meng)對(dui)雙相不(bu)銹鋼的耐點(dian)蝕性能不(bu)利,這是由于錳(meng)主(zhu)要與硫結(jie)合,形成硫化錳(meng),大多沿晶界分布,成為點(dian)蝕敏(min)感(gan)點(dian)。


銅在雙(shuang)相不(bu)銹鋼中對(dui)點蝕的影響尚有爭議。在雙(shuang)相不(bu)銹鋼鍛(duan)件(jian)中,銅加入量不(bu)超過2%,在鑄(zhu)件(jian)中最(zui)高不(bu)超過3%,主要是(shi)從(cong)鋼的熱塑性(xing)和可焊(han)性(xing)方面(mian)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(tan)對雙相不(bu)(bu)銹鋼的耐點蝕性能(neng)是有害的,但(dan)隨鋼中氮含量的增加,碳(tan)的不(bu)(bu)利作用減弱。


 綜(zong)上(shang)所述(shu),在氯化物環境中影響點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)主(zhu)要(yao)合(he)金元素(su)是鉻、鉬和氮(dan)。研究者為便于描(miao)述(shu)合(he)金元素(su)與耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性能之間的(de)關(guan)系(xi)(xi),建立了數學關(guan)系(xi)(xi)式(shi)(shi),提出了點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)抗力當量(liang)值或稱耐(nai)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)(shi)指(zhi)數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最(zui)常用的(de)關(guan)系(xi)(xi)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(zi)身的(de)(de)(de)化(hua)學(xue)溶解,溶解后反應(ying)即終止,對基(ji)體不(bu)會帶(dai)來(lai)影響(xiang)。還有(you)一(yi)類是(shi)(shi)以(yi)硫(liu)化(hua)物為(wei)外殼包圍著的(de)(de)(de)氧化(hua)物,或在(zai)氧化(hua)物中(zhong)分布有(you)極(ji)微小硫(liu)化(hua)物質(zhi)點(dian)的(de)(de)(de)復合(he)夾雜(za)(za)物。這(zhe)些氧化(hua)物主(zhu)要是(shi)(shi)鋁、鈣、鎂(mei)的(de)(de)(de)復合(he)氧化(hua)物,硫(liu)化(hua)物主(zhu)要是(shi)(shi)(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這(zhe)種復合(he)夾雜(za)(za)物在(zai)FeCl3溶液中(zhong)浸(jin)泡很短時間就會在(zai)夾雜(za)(za)和基(ji)體間產生極(ji)窄的(de)(de)(de)縫隙或微小孔(kong)洞,繼之腐(fu)蝕從縫隙處開始(shi)向基(ji)體金屬蔓(man)延,形成稍大的(de)(de)(de)蝕坑,并迅速(su)擴大,在(zai)金屬表面留(liu)下(xia)大小不(bu)等、肉眼(yan)可見的(de)(de)(de)蝕坑。為(wei)提高鋼的(de)(de)(de)點(dian)蝕性(xing)能,宜用硅鈣取代鋁以(yi)及(ji)降低鋼中(zhong)硫(liu)、錳(meng)量都是(shi)(shi)有(you)效辦(ban)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。