影響點(dian)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)強氧化(hua)性(xing)酸(suan)和一些還(huan)原(yuan)性(xing)介質中,只(zhi)靠鉻的鈍(dun)化(hua)作用尚不(bu)足(zu)以維持其(qi)(qi)耐蝕(shi)性(xing),還(huan)需(xu)要添(tian)加(jia)抑制陽極(ji)溶解的元素(su),如鎳、鉬、硅等,尤其(qi)(qi)是鉬。在(zai)中性(xing)氯化(hua)物(wu)的溶液(ye)中,鉻與鉬的配合能顯著提高鋼的耐點(dian)蝕(shi)性(xing)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。在新一代超級雙相不銹鋼(gang)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。


 鎳在雙相不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)主(zhu)要作用是控制好組織,選(xuan)擇適當的(de)(de)鎳含(han)(han)量,使α和γ相各占50%左右。鎳含(han)(han)量高(gao)于(yu)最(zui)佳值(zhi),y相含(han)(han)量大于(yu)50%,α相中(zhong)顯著富鉻,易在700~950℃轉(zhuan)變(bian)成(cheng)。相等,鋼(gang)的(de)(de)塑韌性(xing)(xing)下降;如果鎳含(han)(han)量低(di)于(yu)最(zui)佳值(zhi),α相含(han)(han)量高(gao),也會得到低(di)的(de)(de)韌性(xing)(xing),固態結晶時δ相立即(ji)形成(cheng),對(dui)鋼(gang)的(de)(de)焊接性(xing)(xing)不利(li)。


 氮(dan)在(zai)雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中的(de)作用日益受(shou)到重視,在(zai)新一(yi)代超級雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中都加入(ru)氮(dan)作為合(he)(he)金元素。許多學者都致力于研究(jiu)氮(dan)的(de)作用機制,并提(ti)出(chu)了一(yi)些(xie)通過氮(dan)合(he)(he)金化而(er)改善耐點(dian)蝕性能的(de)機理,主要(yao)有氨形(xing)成理論、表面(mian)富(fu)集(ji)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)富集(ji)(ji)理論認(ren)為,氮會在長時(shi)間的鈍化期間內,于鈍化膜下大量富集(ji)(ji),這種富集(ji)(ji)能(neng)阻(zu)止或者降低鈍化膜破損后基底層的溶解(jie)速率。這些富集(ji)(ji)的氮能(neng)與(yu)鉬(mu)或鉻發生(sheng)化學相互(hu)作用,防止表面(mian)形成(cheng)高密度電流,避(bi)免(mian)發生(sheng)點蝕(shi)。


 氮對雙相(xiang)不銹鋼耐點(dian)蝕(shi)的(de)影響與其影響合金元素在(zai)兩相(xiang)之間的(de)分配有關,氮可使鉻、鉬元素從鐵素體(ti)相(xiang)向奧氏體(ti)中轉移,鋼中的(de)氮含量越(yue)高(gao)(gao),兩相(xiang)中合金元素之差越(yue)小。同時(shi)氮在(zai)奧氏體(ti)中的(de)溶解(jie)度遠(yuan)高(gao)(gao)于在(zai)鐵素體(ti)中,上(shang)述原(yuan)因使奧氏體(ti)相(xiang)的(de)點(dian)蝕(shi)電位提高(gao)(gao),從而提高(gao)(gao)了整體(ti)點(dian)蝕(shi)電位。


 錳(meng)對(dui)雙相(xiang)不銹鋼的耐點(dian)蝕性能(neng)不利(li),這(zhe)是由于(yu)錳(meng)主要與硫結合,形成(cheng)硫化錳(meng),大多沿晶界分布(bu),成(cheng)為點(dian)蝕敏感點(dian)。


銅在(zai)雙相不銹鋼(gang)中(zhong)對點蝕(shi)的影響尚有爭議。在(zai)雙相不銹鋼(gang)鍛件中(zhong),銅加入(ru)量不超過2%,在(zai)鑄(zhu)件中(zhong)最高(gao)不超過3%,主(zhu)要是從鋼(gang)的熱塑性和(he)可焊性方面(mian)來考慮(lv)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。


碳對雙相不銹鋼的(de)(de)耐點蝕(shi)性能是有害的(de)(de),但隨(sui)鋼中氮含量的(de)(de)增加,碳的(de)(de)不利作用(yong)減(jian)弱。


 綜上所述(shu),在氯化物環境中影響點蝕的(de)主(zhu)要合金(jin)元素(su)是鉻、鉬和氮。研(yan)究(jiu)者為便于描述(shu)合金(jin)元素(su)與耐點蝕性能之間的(de)關系,建立了(le)數(shu)學關系式,提出了(le)點蝕抗(kang)力當量值或稱耐點蝕指數(shu) PREN(pitting resistance equivalent number),其(qi)中最常用的(de)關系式:


  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)化(hua)(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反應(ying)即終(zhong)止,對基(ji)體(ti)不(bu)會帶來影響。還有(you)一類(lei)是(shi)以(yi)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)為外(wai)殼包(bao)圍(wei)著的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu),或(huo)在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)中分(fen)布有(you)極(ji)微小(xiao)硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)質點的(de)復(fu)(fu)合夾雜物(wu)(wu)(wu)。這些氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)主要是(shi)鋁、鈣、鎂的(de)復(fu)(fu)合氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu),硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)(wu)(wu)主要是(shi)(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復(fu)(fu)合夾雜物(wu)(wu)(wu)在(zai)FeCl3溶(rong)液中浸泡(pao)很(hen)短時間(jian)就會在(zai)夾雜和基(ji)體(ti)間(jian)產生極(ji)窄的(de)縫隙或(huo)微小(xiao)孔洞,繼之腐蝕(shi)從(cong)縫隙處開始向(xiang)基(ji)體(ti)金(jin)屬蔓延,形成稍大的(de)蝕(shi)坑(keng),并(bing)迅速(su)擴大,在(zai)金(jin)屬表面(mian)留下(xia)大小(xiao)不(bu)等(deng)、肉眼可見的(de)蝕(shi)坑(keng)。為提(ti)高(gao)鋼的(de)點蝕(shi)性能,宜用硅(gui)鈣取(qu)代鋁以(yi)及降低鋼中硫(liu)、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。