眾所周知,異相共存是容易形成微電池并加速腐蝕的,雙相不銹鋼也不例外。但存在許多影響因素,并非在所有情況和介質條件下均會發生。雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼因含有較高的鉻和一定量的鎳、鉬、銅等元素,在一定溫度下,鋼中固溶的元素在兩相間的分布將達到相應的平衡,而且還與相比例等有關。雙相不銹鋼的耐蝕性,主要取決于鈍化元素的含量及其在兩相中的分配。如果兩相在一定條件的介質中均產生鈍化,便可避免發生相選擇性腐蝕。一般來說,雙相不銹鋼的耐腐蝕性能,大體同含鉻、鉬量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體型不銹鋼接近,并受相比例所左右;其耐晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)性能優于上述單相組織的不銹鋼,具有更好的抗敏化性能;抗應力腐蝕性能,在低應力條件下比普通18-8類奧氏體不銹鋼優良。這是雙相不銹鋼受到重視和廣泛應用的重要原因。某些雙相不銹鋼具有良好的耐點腐蝕等性能,這是因為含有高的鉻、鉬等元素之故,而非來源于雙相組織的因素。但雙相不銹鋼所具有的良好抗應力腐蝕和抗敏化性能,則直接同雙相組織結構的敏感性相關。其腐蝕機理簡述如下:
1. 雙相不銹鋼的晶間腐蝕(shi)
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)比碳(tan)(tan)含(han)量(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)當(dang)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕敏感性(xing)低(di)的(de)(de)原因,同存(cun)在(zai)一定數量(liang)(liang)的(de)(de)最好是(shi)(shi)均勻彌散(san)分布的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)有(you)關。一般來說,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su),如碳(tan)(tan)等多富集于(yu)y相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong);而(er)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)形成(cheng)元(yuan)素(su),如鉻、鉬等則(ze)富集于(yu)α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)。當(dang)敏化加熱時,富鉻碳(tan)(tan)化物(wu)最易(yi)于(yu)在(zai)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)面α相(xiang)(xiang)(xiang)一側形核(he),從(cong)而(er)大(da)(da)大(da)(da)減少(shao)了(le)沿奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒之間(jian)界(jie)碳(tan)(tan)化物(wu)的(de)(de)析出(不僅(jin)形成(cheng)速度(du)慢且(qie)因數量(liang)(liang)很少(shao),難(nan)以構成(cheng)連(lian)(lian)續網(wang)狀)。鉻在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)不僅(jin)因富集含(han)量(liang)(liang)高(gao),而(er)且(qie)擴散(san)速度(du)比在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)快(kuai)得多,均不易(yi)產生(sheng)貧鉻或(huo)有(you)利于(yu)迅速補充而(er)消(xiao)除易(yi)遭受(shou)腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)貧鉻區。當(dang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)不大(da)(da)時,α相(xiang)(xiang)(xiang)以孤島狀被奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)(jing)粒所(suo)包(bao)圍。即(ji)使(shi)被腐(fu)(fu)蝕也因相(xiang)(xiang)(xiang)互未能(neng)連(lian)(lian)接(jie)成(cheng)網(wang)絡不致造成(cheng)更大(da)(da)的(de)(de)危險。隨著彌散(san)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)的(de)(de)增加,晶(jing)(jing)界(jie)總(zong)面積提高(gao)(相(xiang)(xiang)(xiang)對降(jiang)低(di)了(le)晶(jing)(jing)界(jie)碳(tan)(tan)化物(wu)析出濃度(du))和鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及(ji)其內側能(neng)夠(gou)吸收更多的(de)(de)碳(tan)(tan)化物(wu),當(dang)達(da)到一定的(de)(de)極限α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)以上時,可以消(xiao)除晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕傾向。因此,控制適宜的(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)比例,防止α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)聚(ju)集長大(da)(da)和采(cai)取正確的(de)(de)熱處理是(shi)(shi)十(shi)分重(zhong)要的(de)(de)。過多的(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang),甚(shen)至形成(cheng)連(lian)(lian)續網(wang)絡,或(huo)轉變為(wei)σ相(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)x相(xiang)(xiang)(xiang)(取決于(yu)鉬含(han)量(liang)(liang))則(ze)是(shi)(shi)十(shi)分有(you)害的(de)(de)。在(zai)強氧化性(xing)介(jie)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong),會(hui)發生(sheng)選擇性(xing)晶(jing)(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕。
2. 雙(shuang)相不銹(xiu)鋼的應力腐蝕
雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能,隨鐵素體含量的增加而提高。其α和γ相的最佳平衡比例,隨鋼種(成分、熱處理)和介質等條件不同而異。一般來說,如廣泛使用的60年代瑞典投產的Sandvik 3RE60(相當我國00Cr18Ni5Mo3Si2及其改進型)抗應力腐蝕不銹鋼,1975年以前資料,最佳a相占60%,1975年后改為50%。國內外多數實用的耐應力腐蝕不銹鋼屬于鐵素體-奧氏體類型。過高的鐵素體含量,會使高鉻鐵素體不銹鋼固有的缺點更趨明顯化。
雙相不(bu)銹鋼耐氯(lv)化物應力(li)腐蝕(shi)性能與普通18-8奧氏體不(bu)銹鋼相比(bi),只有在(zai)低(di)應力(li)下才顯示出一定的(de)優(you)越性。在(zai)高應力(li)作用下則區別不(bu)大或(huo)基本相同。
對(dui)雙相不銹鋼耐應力腐蝕特點可以(yi)(yi)做出以(yi)(yi)下解釋:
a. 雙相不銹鋼具有比普通奧氏(shi)體不銹鋼更(geng)高(gao)的屈(qu)服強度(du);
b. 第(di)二相的存在(zai)(zai)對裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)有機械阻礙作(zuo)用(yong)。如裂(lie)紋(wen)起(qi)源于(yu)奧氏體(ti)基體(ti),一旦擴展(zhan)至α相,在(zai)(zai)低應力作(zuo)用(yong)下(xia),鐵素體(ti)內難以(yi)產(chan)生滑移,裂(lie)紋(wen)擴展(zhan)被(bei)阻止,而在(zai)(zai)高應力作(zuo)用(yong)下(xia),裂(lie)紋(wen)容易貫穿鐵素體(ti)相,失去阻礙效果;
c. α相電位相對于y相較負,為陽極,對奧氏體起了電化學陰極保護作用等。還有多種解釋,目前尚未統一。