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(xiu)鋼局部腐蝕的影響比較復雜。
1. 鉬(mu)、鎳、氮元(yuan)素的影響
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。

氮可以(yi)改善耐點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)這一點,已(yi)經在(zai)奧(ao)氏(shi)體不(bu)銹鋼中得到證實(shi),Streicherl 認為(wei)氮的耐點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)效果(guo)是奧(ao)氏(shi)體相穩定化的原因。此后的研究證實(shi)了(le)氮能(neng)提(ti)高奧(ao)氏(shi)體鐵(tie)素體(雙相)不(bu)銹鋼的耐點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing),并且明確了(le)氮與奧(ao)氏(shi)體的穩定度沒(mei)有直接關(guan)系(xi)。
但(dan)是,岡田等(1972年(nian))證實了(le)在鐵素(su)體(ti)(α)單相(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中(zhong)添加(jia)鎳后,奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)出現(xian),從(cong)而(er)變成a+γ的(de)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang),這(zhe)樣(yang)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能(neng)力就會降低,但(dan)繼續增(zeng)加(jia)鎳的(de)含(han)量(liang)后,其耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性重(zhong)新得(de)到改善。然后再通過熱(re)處理后,γ相(xiang)(xiang)從(cong)α相(xiang)(xiang)中(zhong)析(xi)出,耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性仍舊降低,這(zhe)是因為γ相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)Cr、Mo含(han)量(liang)減少(shao)的(de)緣故。該(gai)研究結果表明,在不含(han)氮元素(su)的(de)情況(kuang)下,雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)比單相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)耐(nai)(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性差。
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,小林等(1980年)針對(dui)22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成的雙(shuang)相(xiang)鋼(gang),分(fen)析(xi)了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等元(yuan)素(su)(su)對(dui)經過(guo)退(tui)火或高(gao)溫(wen)加(jia)熱后的點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電位的影響(xiang)(xiang),發(fa)現碳不影響(xiang)(xiang)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing),氮使耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)升高(gao)(如圖(tu)8.9所示(shi))。而且該圖(tu)顯示(shi)在含(han)有4%的鎳時,即(ji)使不特地添(tian)加(jia)氮元(yuan)素(su)(su)也具(ju)有良(liang)好的耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing),這是(shi)因為(wei)是(shi)鐵(tie)素(su)(su)體單相(xiang)的緣故。另(ling)外,越是(shi)鎳含(han)量多的鋼(gang)材(cai)(cai),氮含(han)量為(wei)0.02%~0.06%時的點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)電位越低,這是(shi)鎳含(han)量引起相(xiang)比例發(fa)生變化的結(jie)果。小林等人進一步得出(chu),在含(han)氮鋼(gang)中添(tian)加(jia)0.1%以(yi)上的鈦后,高(gao)溫(wen)加(jia)熱鋼(gang)材(cai)(cai)的耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)能力提高(gao),REM沒有產(chan)生影響(xiang)(xiang);另(ling)外添(tian)加(jia)0.01%左右的硼后,可以(yi)通過(guo)抑制α相(xiang)的析(xi)出(chu)來提高(gao)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)。

金(jin)子(zi)等(deng)人(1985年)研(yan)究了(le)Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼在(zai)50℃、3.5%NaCl中的(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)、縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)及再鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)位(wei)(wei)所(suo)造成的(de)影響(xiang)(xiang),得出的(de)結論(lun)認為(wei):在(zai)氮含(han)(han)量(liang)低(0.03%以下)的(de)情況下,點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)隨著(zhu)鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)發生變化(hua)(hua),在(zai)變為(wei)雙相(xiang)鋼時,點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)最低,這一結果(guo)與前(qian)述岡(gang)田等(deng)人的(de)結果(guo)一致。此外,金(jin)子(zi)等(deng)人還證(zheng)(zheng)明,氮的(de)添加使(shi)點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)升(sheng)高(gao)(gao),經過高(gao)(gao)溫(wen)加熱處理后的(de)不銹(xiu)鋼點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)下降,鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)較低的(de)不銹(xiu)鋼的(de)變化(hua)(hua)更明顯。而且(qie)還證(zheng)(zheng)實了(le)縫隙(xi)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)、點(dian)腐(fu)(fu)蝕電(dian)(dian)位(wei)(wei)及縫隙(xi)再鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)位(wei)(wei)受Ni、N含(han)(han)量(liang)的(de)影響(xiang)(xiang)不大。
三浦等(deng)人(1986年)通(tong)過6%FeCl3 水溶液中的(de)臨(lin)界(jie)點腐(fu)蝕(shi)(shi)溫(wen)度,評價了鎳(nie)及氮含(han)量(liang)發生(sheng)改(gai)變的(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)母(mu)材(cai)和焊(han)接(jie)(jie)金屬(shu)的(de)耐點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing),結果顯(xian)(xian)示(shi)氮元素使臨(lin)界(jie)點腐(fu)蝕(shi)(shi)溫(wen)度上升;鎳(nie)含(han)量(liang)增加后,母(mu)材(cai)的(de)臨(lin)界(jie)點腐(fu)蝕(shi)(shi)溫(wen)度降(jiang)低,而焊(han)接(jie)(jie)材(cai)料的(de)臨(lin)界(jie)點腐(fu)蝕(shi)(shi)溫(wen)度升高,在(zai)鎳(nie)含(han)量(liang)達到6%以上時,此溫(wen)度大致(zhi)保持(chi)在(zai)一(yi)定水平。特別是在(zai)焊(han)接(jie)(jie)金屬(shu)方面(mian),Ni、N含(han)量(liang)減少后,冷卻過程中γ的(de)析出得到抑制(zhi),碳或氮不能在(zai)γ中完(wan)全固溶,導(dao)致(zhi)析出物的(de)生(sheng)成顯(xian)(xian)著,因此耐點腐(fu)蝕(shi)(shi)能力降(jiang)低。
另外,岡(gang)山等(1987年)分析了合金元(yuan)素對在25℃、12%NaCl溶液(ye)中得出的雙相不銹鋼(12種)脫鈍化pH(pH4)值(zhi)的影(ying)響(xiang),并把這一結果用下式(shi)表(biao)示出來,其中合金元(yuan)素表(biao)示為mass%.該式(shi)沒(mei)有(you)表(biao)明鉻和氮的影(ying)響(xiang)。
pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95
2. 氮添加(jia)鋼中相比例的影響
在(zai)研究(jiu)相比(bi)例對雙(shuang)相不銹鋼耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)影(ying)響時,通過(guo)改(gai)變對耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)影(ying)響小的(de)(de)(de)氮(dan)含量,或改(gai)變加熱溫(wen)度來改(gai)變相比(bi)例。正如前面所講到的(de)(de)(de)岡(gang)田等人的(de)(de)(de)研究(jiu)結果,在(zai)沒有特別添(tian)加氮(dan)的(de)(de)(de)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong),γ相從α相中(zhong)析(xi)出后,γ相中(zhong)所含的(de)(de)(de)Cr、Mo量比(bi)α相少(shao),所以(yi)耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)能(neng)力下降,但在(zai)添(tian)加了(le)氮(dan)元素的(de)(de)(de)雙(shuang)相不銹鋼中(zhong),當相比(bi)例達到某(mou)一程(cheng)度時,耐(nai)點腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)升至最高。
長(chang)田等(deng)(1981年(nian))(1984年(nian))在以23Cr-1.5Mo及(ji)25Cr-1.5~3.5Mo為主(zhu)要成分的(de)(de)不銹鋼中(zhong)添加了(le)0.1%N,然后通(tong)過改(gai)(gai)變其中(zhong)的(de)(de)鎳含量來(lai)改(gai)(gai)變相(xiang)(xiang)比例(li),使其構(gou)成各種雙相(xiang)(xiang)鋼,然后對(dui)這些(xie)雙相(xiang)(xiang)鋼進行(xing)(xing)了(le)點腐(fu)(fu)蝕電位測(ce)定(ding)和(he)氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)驗(yan)。該試(shi)驗(yan)結果如圖8.10所示(shi),即使Cr、Mo含量相(xiang)(xiang)同(tong),當(dang)γ量達到一(yi)定(ding)范(fan)圍(30%~40%)時(shi)(shi),耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕能力達到最(zui)高水平。另(ling)外,酒井等(deng)人(1983年(nian))對(dui)由(you)鎳含量發(fa)生改(gai)(gai)變的(de)(de)25Cr和(he)22Cr-3Mo-0.15N-xNi組(zu)成的(de)(de)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼,進行(xing)(xing)了(le)氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)驗(yan)來(lai)測(ce)定(ding)其耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing),結果顯示(shi)γ量在50%左右(you)時(shi)(shi),耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)最(zui)好(hao)。另(ling)一(yi)方面,藤原等(deng)(1987年(nian))把SUS329J3L 和(he)相(xiang)(xiang)當(dang)于329J4L的(de)(de)鋼材進行(xing)(xing)高溫處理(li),以改(gai)(gai)變相(xiang)(xiang)比例(li),然后通(tong)過氯(lv)(lv)化(hua)鐵(tie)浸(jin)泡(pao)(pao)試(shi)驗(yan)來(lai)檢測(ce)耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)。該試(shi)驗(yan)結果同(tong)樣顯示(shi)在γ相(xiang)(xiang)達到某一(yi)比例(li)時(shi)(shi),耐(nai)點腐(fu)(fu)蝕性(xing)(xing)為最(zui)高。

如上所(suo)述,相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)達(da)到某一(yi)程度時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性達(da)到最(zui)高水(shui)平(ping)。根(gen)(gen)本等人(1987年)證實了(le),這(zhe)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)出現(xian)是由(you)(you)改善耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)構成(cheng)不(bu)(bu)同(tong)而引(yin)起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)。圖(tu)8.11模式化地表明了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)對(dui)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響(xiang),其中(zhong)豎(shu)軸表示根(gen)(gen)據Cr、Mo、N在(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量所(suo)得出的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性指(zhi)數,而Cr、Mo、N均(jun)為(wei)能(neng)顯著提高耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)。當(dang)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)指(zhi)數為(wei)a時(shi),添(tian)加對(dui)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性影(ying)響(xiang)較小的(de)(de)(de)(de)(de)鎳元(yuan)素(su)(su)(su)(su)使之成(cheng)為(wei)由(you)(you)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)構成(cheng),這(zhe)樣鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)Cr、Mo就(jiu)固溶(rong)在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此該相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性升(sheng)高;而在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)方面,雖然(ran)Cr、Mo含(han)量有所(suo)減少,但(dan)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生成(cheng)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)氮固溶(rong)在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因此仍然(ran)表現(xian)出良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。當(dang)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例(li)(li)達(da)到沒有析出物(wu)質、兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性一(yi)致(圖(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)箭頭位(wei)置)時(shi),這(zhe)種雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼呈現(xian)出最(zui)強的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。可以(yi)根(gen)(gen)據這(zhe)類圖(tu)斷定,在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼或(huo)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)分別有鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)析出的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),不(bu)(bu)管哪一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)都容(rong)易發生點(dian)(dian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)。

