在雙相不銹鋼中添加合金元素后,各相比例也會發生變化,各相的合金成分隨之改變,因此合金元素對雙相不銹鋼局部腐蝕的影響比較復雜。


1. 鉬、鎳、氮元素的(de)影響


 水野(1970年)通過FeCl3溶液試驗,分析了Mo、Ni含量對含有25%Cr的Cr-Ni-Mo不銹鋼耐點腐蝕性的影響,結果如圖8.8所示,即不銹鋼的耐蝕范圍隨著Mo、Ni含量的增加而擴大。根據該試驗結果,鎳的防蝕效果很明顯,但被用于試驗的不銹鋼應含有0.1%以上的氮,另外還含有從鐵素體單相到奧氏體鐵素體雙相范圍內的成分,因此并不單純是受鎳元素影響的結果,還可能受各相中Cr、Mo、N元素組成的影響。關于各相中Cr、Mo、N的不同組成對耐蝕性的影響這一點,已在這之后的研究中得到證實。


圖 8.jpg


  氮可(ke)以(yi)改(gai)善耐點腐(fu)(fu)蝕性這一(yi)點,已經在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼中得到證(zheng)實(shi),Streicherl 認為氮的耐點腐(fu)(fu)蝕性效果是奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)穩定(ding)化的原因。此后的研究證(zheng)實(shi)了氮能提高奧(ao)氏(shi)體(ti)鐵素(su)體(ti)(雙相(xiang))不(bu)銹鋼的耐點腐(fu)(fu)蝕性,并且明確了氮與奧(ao)氏(shi)體(ti)的穩定(ding)度(du)沒有直接(jie)關(guan)系。


  但是,岡田等(deng)(1972年)證實了在鐵素(su)體(ti)(α)單相(xiang)(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中(zhong)添加鎳后(hou),奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)出現,從而變成a+γ的雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),這(zhe)樣耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力就會降(jiang)低,但繼續(xu)增加鎳的含(han)量(liang)后(hou),其耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性重新得到改善。然后(hou)再通(tong)過熱(re)處(chu)理(li)后(hou),γ相(xiang)(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析出,耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性仍舊降(jiang)低,這(zhe)是因為γ相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的Cr、Mo含(han)量(liang)減少的緣故。該研究(jiu)結(jie)果表明,在不(bu)含(han)氮元素(su)的情況下(xia),雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)比單相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性差(cha)。


  小若等(1975年)分析了Ti、Nb、Sn、V、W、Ni、Mo、Cu等添加元素對25Cr-6Ni-N系雙相不銹鋼耐蝕性的影響。作為海水中縫隙腐蝕的加速試驗,他們在80℃(通風狀態)下的3%NaCl+0.05mol/dm3 Na2SO4 溶液中添加活性炭,然后把由25Cr-6Ni-3Mo-0.4Cu-0.5W-N構成的不銹鋼浸泡在該溶液中,結果沒有發生縫隙腐蝕。


  此外,小(xiao)林等(1980年)針對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成的(de)(de)(de)雙相鋼(gang)(gang),分(fen)析了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等元素(su)對經過退(tui)火(huo)或高(gao)(gao)溫(wen)加(jia)熱(re)后的(de)(de)(de)點(dian)腐(fu)蝕(shi)電位(wei)的(de)(de)(de)影響,發現(xian)碳不(bu)影響耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性,氮使(shi)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性升高(gao)(gao)(如圖8.9所(suo)示)。而且(qie)該(gai)圖顯示在(zai)(zai)含(han)有(you)(you)4%的(de)(de)(de)鎳時,即使(shi)不(bu)特地添加(jia)氮元素(su)也具有(you)(you)良好的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性,這是(shi)因為是(shi)鐵素(su)體單相的(de)(de)(de)緣故。另外,越是(shi)鎳含(han)量多的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)材,氮含(han)量為0.02%~0.06%時的(de)(de)(de)點(dian)腐(fu)蝕(shi)電位(wei)越低(di),這是(shi)鎳含(han)量引起(qi)相比例發生變化(hua)的(de)(de)(de)結果。小(xiao)林等人(ren)進一步(bu)得(de)出(chu)(chu),在(zai)(zai)含(han)氮鋼(gang)(gang)中添加(jia)0.1%以(yi)上的(de)(de)(de)鈦后,高(gao)(gao)溫(wen)加(jia)熱(re)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)能(neng)力提(ti)高(gao)(gao),REM沒有(you)(you)產生影響;另外添加(jia)0.01%左右的(de)(de)(de)硼(peng)后,可以(yi)通過抑(yi)制α相的(de)(de)(de)析出(chu)(chu)來(lai)提(ti)高(gao)(gao)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性。


圖 9.jpg


金子(zi)等(deng)人(1985年)研究(jiu)了(le)Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼在50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)、縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)及再鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)位(wei)所造成的(de)(de)影(ying)響(xiang),得出的(de)(de)結論認為(wei):在氮含量低(di)(di)(0.03%以下(xia)(xia))的(de)(de)情況下(xia)(xia),點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)隨著鎳含量發生(sheng)變(bian)化(hua),在變(bian)為(wei)雙相(xiang)鋼時,點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)最低(di)(di),這一結果與前述岡田等(deng)人的(de)(de)結果一致。此外,金子(zi)等(deng)人還證(zheng)明(ming),氮的(de)(de)添加使點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)升高,經過高溫加熱處理后的(de)(de)不(bu)銹鋼點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)下(xia)(xia)降,鎳含量較低(di)(di)的(de)(de)不(bu)銹鋼的(de)(de)變(bian)化(hua)更明(ming)顯。而且(qie)還證(zheng)實了(le)縫(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)、點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)位(wei)及縫(feng)隙(xi)再鈍(dun)化(hua)電(dian)(dian)位(wei)受Ni、N含量的(de)(de)影(ying)響(xiang)不(bu)大。


三浦(pu)等人(1986年(nian))通過6%FeCl3 水(shui)(shui)溶液中的(de)臨(lin)界(jie)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)溫(wen)度,評價(jia)了鎳及氮含量(liang)發生改變的(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)母材(cai)和(he)焊接金屬的(de)耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)性,結果(guo)顯(xian)示氮元素使臨(lin)界(jie)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)溫(wen)度上升;鎳含量(liang)增加后,母材(cai)的(de)臨(lin)界(jie)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)溫(wen)度降低,而焊接材(cai)料(liao)的(de)臨(lin)界(jie)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)溫(wen)度升高,在(zai)(zai)鎳含量(liang)達到(dao)6%以上時,此溫(wen)度大致(zhi)(zhi)保持在(zai)(zai)一定水(shui)(shui)平。特(te)別是(shi)在(zai)(zai)焊接金屬方面,Ni、N含量(liang)減少(shao)后,冷卻(que)過程(cheng)中γ的(de)析出(chu)得到(dao)抑制,碳(tan)或(huo)氮不能在(zai)(zai)γ中完全固溶,導致(zhi)(zhi)析出(chu)物的(de)生成顯(xian)著,因此耐點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)能力(li)降低。


另外,岡山等(1987年)分析了合金(jin)元素對在25℃、12%NaCl溶液中得出的雙相不銹鋼(12種(zhong))脫鈍化pH(pH4)值的影響,并把這一結果(guo)用(yong)下(xia)式(shi)表(biao)示出來,其中合金(jin)元素表(biao)示為mass%.該(gai)式(shi)沒有(you)表(biao)明鉻和氮的影響。


pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95



2. 氮添加鋼中(zhong)相比例的(de)影(ying)響


 在(zai)研究相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)對雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)(de)(de)影響時,通過改(gai)(gai)變對耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)影響小的(de)(de)(de)氮(dan)含量,或改(gai)(gai)變加熱溫度來改(gai)(gai)變相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)。正如(ru)前面所(suo)講到的(de)(de)(de)岡田等人的(de)(de)(de)研究結果,在(zai)沒有特別添加氮(dan)的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)(zhong),γ相(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)析出(chu)后,γ相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)所(suo)含的(de)(de)(de)Cr、Mo量比(bi)α相(xiang)(xiang)少,所(suo)以耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)能力(li)下降,但在(zai)添加了氮(dan)元(yuan)素的(de)(de)(de)雙(shuang)(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)(zhong),當相(xiang)(xiang)比(bi)例(li)達到某一程度時,耐點腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)升(sheng)至最高。


 長田等(deng)(1981年)(1984年)在(zai)以(yi)23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主(zhu)要成(cheng)分(fen)的(de)(de)(de)不銹(xiu)鋼(gang)中添加了(le)0.1%N,然后(hou)通過改變其中的(de)(de)(de)鎳(nie)含量來(lai)改變相(xiang)比(bi)例(li),使其構(gou)成(cheng)各種雙(shuang)相(xiang)鋼(gang),然后(hou)對(dui)這些雙(shuang)相(xiang)鋼(gang)進(jin)(jin)行了(le)點腐蝕(shi)電位(wei)測(ce)(ce)定和氯化(hua)鐵浸泡(pao)試驗。該(gai)試驗結果如圖8.10所示,即使Cr、Mo含量相(xiang)同,當γ量達(da)到(dao)一(yi)定范(fan)圍(30%~40%)時(shi)(shi),耐點腐蝕(shi)能(neng)力(li)達(da)到(dao)最高水平。另(ling)外,酒井等(deng)人(1983年)對(dui)由鎳(nie)含量發(fa)生改變的(de)(de)(de)25Cr和22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成(cheng)的(de)(de)(de)雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang),進(jin)(jin)行了(le)氯化(hua)鐵浸泡(pao)試驗來(lai)測(ce)(ce)定其耐點腐蝕(shi)性(xing)(xing),結果顯示γ量在(zai)50%左右時(shi)(shi),耐點腐蝕(shi)性(xing)(xing)最好。另(ling)一(yi)方面,藤原等(deng)(1987年)把SUS329J3L 和相(xiang)當于(yu)329J4L的(de)(de)(de)鋼(gang)材進(jin)(jin)行高溫處理,以(yi)改變相(xiang)比(bi)例(li),然后(hou)通過氯化(hua)鐵浸泡(pao)試驗來(lai)檢(jian)測(ce)(ce)耐點腐蝕(shi)性(xing)(xing)。該(gai)試驗結果同樣顯示在(zai)γ相(xiang)達(da)到(dao)某一(yi)比(bi)例(li)時(shi)(shi),耐點腐蝕(shi)性(xing)(xing)為最高。


圖 10.jpg


 如上所(suo)述,相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)達到某一程度時,耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)達到最(zui)高水平。根本等人(1987年)證實了,這(zhe)一相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)的(de)(de)(de)(de)出現(xian)是由(you)改善耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)元素(su)(su)(su)Cr、Mo、N在各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)構成不同而(er)引起(qi)的(de)(de)(de)(de)。圖(tu)8.11模式化地表明了相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)對雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響,其中(zhong)豎軸(zhou)表示根據(ju)Cr、Mo、N在各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)含量(liang)所(suo)得出的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)指(zhi)數(shu),而(er)Cr、Mo、N均(jun)為能顯著提高耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)(de)元素(su)(su)(su)。當鐵素(su)(su)(su)體單相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)指(zhi)數(shu)為a時,添加對耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)影(ying)響較小的(de)(de)(de)(de)鎳元素(su)(su)(su)使之成為由(you)雙相(xiang)(xiang)(xiang)構成,這(zhe)樣鐵素(su)(su)(su)體的(de)(de)(de)(de)生成元素(su)(su)(su)Cr、Mo就固(gu)溶(rong)在鐵素(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此該(gai)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)升高;而(er)在奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)方面,雖然(ran)Cr、Mo含量(liang)有(you)(you)所(suo)減少,但(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)體的(de)(de)(de)(de)生成元素(su)(su)(su)氮固(gu)溶(rong)在奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此仍(reng)然(ran)表現(xian)出良好(hao)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)能力。當相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)達到沒有(you)(you)析(xi)(xi)出物質、兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)一致(圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)箭頭位置(zhi))時,這(zhe)種雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼呈現(xian)出最(zui)強的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)能力。可以根據(ju)這(zhe)類圖(tu)斷(duan)定,在奧(ao)氏(shi)(shi)體不銹鋼或鐵素(su)(su)(su)體不銹鋼中(zhong)分別有(you)(you)鐵素(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)析(xi)(xi)出的(de)(de)(de)(de)情況下,不管哪一相(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發生點(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。