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)相不銹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(jing)間腐蝕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(shi)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
奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)比碳(tan)含(han)量(liang)(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)當的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)性低(di)的(de)(de)原因(yin)(yin),同存在(zai)一定(ding)數量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)最好是均(jun)勻(yun)彌散分(fen)(fen)布的(de)(de)鐵(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)(cheng)元素(su),如碳(tan)等多(duo)富集(ji)于(yu)y相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong);而(er)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)元素(su),如鉻、鉬(mu)等則(ze)富集(ji)于(yu)α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)。當敏(min)化(hua)(hua)加熱時(shi),富鉻碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)最易(yi)于(yu)在(zai)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)面(mian)α相(xiang)(xiang)(xiang)一側(ce)形核,從(cong)而(er)大大減(jian)少(shao)(shao)了沿奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶粒之(zhi)間(jian)界(jie)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)析出(不(bu)(bu)僅形成(cheng)(cheng)速(su)度(du)慢且(qie)因(yin)(yin)數量(liang)(liang)(liang)很少(shao)(shao),難以構成(cheng)(cheng)連續網(wang)狀(zhuang))。鉻在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)不(bu)(bu)僅因(yin)(yin)富集(ji)含(han)量(liang)(liang)(liang)高(gao),而(er)且(qie)擴散速(su)度(du)比在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)中(zhong)快得多(duo),均(jun)不(bu)(bu)易(yi)產生貧(pin)鉻或(huo)有(you)利于(yu)迅速(su)補充而(er)消除易(yi)遭(zao)受腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)貧(pin)鉻區。當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)不(bu)(bu)大時(shi),α相(xiang)(xiang)(xiang)以孤(gu)島狀(zhuang)被(bei)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶粒所包圍。即使被(bei)腐(fu)蝕(shi)(shi)也因(yin)(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)互未能連接成(cheng)(cheng)網(wang)絡不(bu)(bu)致造成(cheng)(cheng)更(geng)大的(de)(de)危險。隨著(zhu)彌散鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增(zeng)加,晶界(jie)總(zong)面(mian)積提(ti)高(gao)(相(xiang)(xiang)(xiang)對(dui)降(jiang)低(di)了晶界(jie)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu)析出濃度(du))和(he)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)及(ji)其內側(ce)能夠吸收更(geng)多(duo)的(de)(de)碳(tan)化(hua)(hua)物(wu),當達到一定(ding)的(de)(de)極限α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)(liang)以上時(shi),可以消除晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向(xiang)。因(yin)(yin)此(ci),控制適宜的(de)(de)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li),防止(zhi)α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)聚集(ji)長大和(he)采取正確的(de)(de)熱處理是十分(fen)(fen)重(zhong)要的(de)(de)。過多(duo)的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang),甚至形成(cheng)(cheng)連續網(wang)絡,或(huo)轉變(bian)為σ相(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)x相(xiang)(xiang)(xiang)(取決于(yu)鉬(mu)含(han)量(liang)(liang)(liang))則(ze)是十分(fen)(fen)有(you)害的(de)(de)。在(zai)強(qiang)氧(yang)化(hua)(hua)性介(jie)質中(zhong),會發(fa)生選擇(ze)性晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)(shi)。
2. 雙相不銹鋼的應力腐蝕
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(nai)氯化物應(ying)力腐(fu)蝕性能與普通18-8奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼相比,只有在低應(ying)力下才顯示出一(yi)定的(de)優越性。在高應(ying)力作用下則區(qu)別不(bu)大或基本相同(tong)。
對雙(shuang)相不銹鋼耐應力腐蝕特點可(ke)以(yi)做出以(yi)下(xia)解(jie)釋:
a. 雙相(xiang)不(bu)銹鋼具有比普通奧氏體不(bu)銹鋼更高的屈服強度;
b. 第(di)二(er)相(xiang)的存在對(dui)裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)(zhan)有(you)機械阻礙(ai)作(zuo)(zuo)用(yong)。如(ru)裂(lie)紋起源(yuan)于(yu)奧氏體基體,一(yi)旦擴(kuo)展(zhan)(zhan)至(zhi)α相(xiang),在低應力作(zuo)(zuo)用(yong)下,鐵(tie)(tie)素(su)體內(nei)難以產(chan)生滑(hua)移,裂(lie)紋擴(kuo)展(zhan)(zhan)被阻止,而在高應力作(zuo)(zuo)用(yong)下,裂(lie)紋容易(yi)貫穿鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang),失(shi)去阻礙(ai)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。