影響點蝕(shi)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)(hua)性酸和一些還原性介質中,只靠鉻的(de)鈍(dun)化(hua)(hua)作(zuo)用尚不足以維持其耐蝕性,還需要添(tian)加抑制陽(yang)極溶解的(de)元素(su),如鎳、鉬(mu)(mu)、硅等,尤(you)其是鉬(mu)(mu)。在中性氯(lv)化(hua)(hua)物的(de)溶液中,鉻與(yu)鉬(mu)(mu)的(de)配合能顯著(zhu)提高鋼(gang)的(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(chao)級(ji)雙相不銹鋼中含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(nie)(nie)在雙(shuang)相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中的(de)主要(yao)作用是控制好組織,選擇適當的(de)鎳(nie)(nie)含(han)量,使α和γ相(xiang)各占50%左右。鎳(nie)(nie)含(han)量高于最(zui)佳值,y相(xiang)含(han)量大于50%,α相(xiang)中顯著富鉻,易在700~950℃轉(zhuan)變成。相(xiang)等,鋼(gang)的(de)塑韌性(xing)下降;如果鎳(nie)(nie)含(han)量低于最(zui)佳值,α相(xiang)含(han)量高,也會得到(dao)低的(de)韌性(xing),固態結(jie)晶時(shi)δ相(xiang)立即形成,對鋼(gang)的(de)焊接性(xing)不利。


 氮(dan)在雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中的(de)(de)作用日益受到(dao)重視,在新一代(dai)超級雙(shuang)相不銹(xiu)鋼中都加入氮(dan)作為合金(jin)元素(su)。許(xu)多學者都致(zhi)力于研究氮(dan)的(de)(de)作用機制,并提出了一些通(tong)過氮(dan)合金(jin)化而改善耐點蝕性能的(de)(de)機理,主要有氨形成(cheng)理論(lun)、表面富集理論(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)集(ji)(ji)(ji)理論認為,氮會在長時(shi)間(jian)的鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)期(qi)間(jian)內,于(yu)鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜下大量富(fu)集(ji)(ji)(ji),這種富(fu)集(ji)(ji)(ji)能(neng)阻止或者降低鈍(dun)(dun)化(hua)(hua)(hua)膜破損后基底(di)層的溶解速率。這些富(fu)集(ji)(ji)(ji)的氮能(neng)與鉬或鉻發生(sheng)化(hua)(hua)(hua)學相互作(zuo)用,防止表(biao)面形(xing)成(cheng)高密(mi)度電(dian)流,避(bi)免發生(sheng)點蝕。


 氮(dan)對雙相不銹(xiu)鋼耐(nai)點蝕的(de)影響與其影響合金(jin)元(yuan)素在兩相之(zhi)間(jian)的(de)分配(pei)有關,氮(dan)可使(shi)鉻、鉬元(yuan)素從鐵素體(ti)相向奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)轉移,鋼中(zhong)(zhong)的(de)氮(dan)含量越高,兩相中(zhong)(zhong)合金(jin)元(yuan)素之(zhi)差越小(xiao)。同時氮(dan)在奧氏(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的(de)溶解(jie)度遠(yuan)高于(yu)在鐵素體(ti)中(zhong)(zhong),上述(shu)原(yuan)因使(shi)奧氏(shi)體(ti)相的(de)點蝕電(dian)位提高,從而(er)提高了(le)整(zheng)體(ti)點蝕電(dian)位。


 錳對雙相不銹鋼的耐點蝕性能不利,這是由(you)于錳主要與硫(liu)結(jie)合,形(xing)成硫(liu)化錳,大多沿(yan)晶界分布,成為點蝕敏(min)感(gan)點。


銅在雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)對點蝕的(de)影響尚有爭議(yi)。在雙相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鍛件(jian)中(zhong),銅加入量不超(chao)過2%,在鑄(zhu)件(jian)中(zhong)最(zui)高不超(chao)過3%,主(zhu)要是從鋼(gang)(gang)的(de)熱塑性和可焊性方面來(lai)考慮(lv)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(bu)銹鋼的(de)耐點(dian)蝕性能是有(you)害的(de),但(dan)隨鋼中氮含(han)量的(de)增(zeng)加,碳的(de)不(bu)利作用減弱(ruo)。


 綜上所述,在氯化(hua)物環境中影響點蝕(shi)(shi)的(de)主要(yao)合(he)金(jin)元素(su)是鉻、鉬和氮(dan)。研究者(zhe)為便于描述合(he)金(jin)元素(su)與耐點蝕(shi)(shi)性能之間的(de)關(guan)系,建立了(le)(le)數學(xue)關(guan)系式(shi),提出了(le)(le)點蝕(shi)(shi)抗力當量值或(huo)稱耐點蝕(shi)(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最常用的(de)關(guan)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(de)(de)化(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反應即終(zhong)止,對基(ji)體(ti)不會(hui)帶來影(ying)響。還有一類是以(yi)硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)為(wei)外殼包圍著的(de)(de)氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu),或在氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)中分(fen)布有極微(wei)小硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)質點的(de)(de)復(fu)合夾雜(za)(za)物(wu)(wu)(wu)。這些氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu)主(zhu)要(yao)是鋁、鈣(gai)(gai)、鎂的(de)(de)復(fu)合氧(yang)化(hua)物(wu)(wu)(wu),硫(liu)化(hua)物(wu)(wu)(wu)主(zhu)要(yao)是(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種(zhong)復(fu)合夾雜(za)(za)物(wu)(wu)(wu)在FeCl3溶(rong)液中浸(jin)泡很短(duan)時(shi)間(jian)就會(hui)在夾雜(za)(za)和基(ji)體(ti)間(jian)產生極窄(zhai)的(de)(de)縫(feng)隙或微(wei)小孔洞,繼之腐(fu)蝕(shi)從縫(feng)隙處開始向(xiang)基(ji)體(ti)金屬蔓延,形成稍大的(de)(de)蝕(shi)坑(keng),并迅速擴大,在金屬表面留下大小不等、肉眼可(ke)見的(de)(de)蝕(shi)坑(keng)。為(wei)提高鋼(gang)的(de)(de)點蝕(shi)性能(neng),宜用硅(gui)鈣(gai)(gai)取代鋁以(yi)及降低鋼(gang)中硫(liu)、錳量都(dou)是有效(xiao)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。