影響點(dian)蝕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(zai)強(qiang)氧化(hua)(hua)性酸(suan)和(he)一些還(huan)原性介質中,只靠鉻的鈍化(hua)(hua)作用尚不(bu)足以(yi)維(wei)持(chi)其(qi)耐蝕(shi)性,還(huan)需要添加抑制陽極溶(rong)解的元素(su),如鎳、鉬(mu)、硅等,尤其(qi)是鉬(mu)。在(zai)中性氯化(hua)(hua)物的溶(rong)液中,鉻與鉬(mu)的配(pei)合能(neng)(neng)顯著提高(gao)鋼的耐點蝕(shi)性能(neng)(neng)。
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。在新一代超級雙相不(bu)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)在雙相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)的(de)主(zhu)要作用是(shi)控制(zhi)好組(zu)織,選擇適當的(de)鎳(nie)含量(liang),使α和γ相(xiang)(xiang)各(ge)占(zhan)50%左右。鎳(nie)含量(liang)高(gao)于(yu)最佳(jia)值(zhi),y相(xiang)(xiang)含量(liang)大于(yu)50%,α相(xiang)(xiang)中(zhong)顯(xian)著(zhu)富鉻,易在700~950℃轉變成。相(xiang)(xiang)等,鋼(gang)的(de)塑韌性(xing)下降;如果鎳(nie)含量(liang)低于(yu)最佳(jia)值(zhi),α相(xiang)(xiang)含量(liang)高(gao),也會得到(dao)低的(de)韌性(xing),固態(tai)結晶時δ相(xiang)(xiang)立即形成,對鋼(gang)的(de)焊接(jie)性(xing)不利(li)。
氮(dan)(dan)在(zai)雙(shuang)相不銹鋼中的(de)作用日益受到重視,在(zai)新一代超級雙(shuang)相不銹鋼中都加入(ru)氮(dan)(dan)作為合金元素。許多學者都致(zhi)力于研(yan)究氮(dan)(dan)的(de)作用機制(zhi),并(bing)提出了一些通過氮(dan)(dan)合金化而改善耐點蝕(shi)性能的(de)機理(li),主要(yao)有氨形成理(li)論、表面富集理(li)論等。
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)理(li)論認為,氮會在長(chang)時間(jian)的鈍化期間(jian)內,于鈍化膜下大量富(fu)集(ji),這種富(fu)集(ji)能(neng)阻止或者降低鈍化膜破損后基底層的溶解速(su)率。這些富(fu)集(ji)的氮能(neng)與鉬或鉻發生化學(xue)相(xiang)互(hu)作用,防止表(biao)面形成高密度(du)電流,避免發生點(dian)蝕。
氮(dan)對(dui)雙相(xiang)不銹鋼耐點蝕(shi)的(de)影響與(yu)其(qi)影響合金元素在(zai)兩相(xiang)之(zhi)間(jian)的(de)分配有關,氮(dan)可使鉻(ge)、鉬(mu)元素從鐵(tie)素體(ti)相(xiang)向奧氏(shi)體(ti)中轉移(yi),鋼中的(de)氮(dan)含量越高(gao),兩相(xiang)中合金元素之(zhi)差越小(xiao)。同(tong)時氮(dan)在(zai)奧氏(shi)體(ti)中的(de)溶(rong)解度遠(yuan)高(gao)于在(zai)鐵(tie)素體(ti)中,上述原因使奧氏(shi)體(ti)相(xiang)的(de)點蝕(shi)電位提高(gao),從而提高(gao)了整體(ti)點蝕(shi)電位。
錳(meng)對雙相不(bu)銹鋼的耐點蝕(shi)性能(neng)不(bu)利(li),這(zhe)是(shi)由于錳(meng)主要(yao)與硫結合,形成硫化錳(meng),大多沿晶(jing)界(jie)分布(bu),成為點蝕(shi)敏感點。
銅(tong)在雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)對點蝕的影(ying)響(xiang)尚有(you)爭議。在雙(shuang)相不銹(xiu)鋼(gang)(gang)鍛件中(zhong)(zhong),銅(tong)加(jia)入量不超(chao)過(guo)2%,在鑄(zhu)件中(zhong)(zhong)最高不超(chao)過(guo)3%,主要是從鋼(gang)(gang)的熱塑(su)性(xing)和可(ke)焊性(xing)方面來考慮(lv)的。
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(shuang)相不銹鋼的耐點(dian)蝕性能是有害的,但隨鋼中氮含量的增加,碳的不利作用減弱。
綜上所(suo)述,在氯化物環(huan)境中(zhong)影響點(dian)蝕的(de)(de)主要合(he)金元(yuan)(yuan)素是鉻(ge)、鉬和氮。研(yan)究者為便于(yu)描(miao)述合(he)金元(yuan)(yuan)素與(yu)耐點(dian)蝕性能之間的(de)(de)關系(xi),建立了(le)數(shu)學關系(xi)式(shi),提出(chu)了(le)點(dian)蝕抗力當(dang)量(liang)值或(huo)稱耐點(dian)蝕指(zhi)數(shu) PREN(pitting resistance equivalent number),其中(zhong)最常用的(de)(de)關系(xi)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。

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)(de)(de)化(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反(fan)應即終止,對基(ji)體(ti)不會(hui)帶(dai)來影響。還(huan)有一類是以硫(liu)化(hua)物(wu)為外殼(ke)包圍著的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物(wu),或(huo)在(zai)氧化(hua)物(wu)中(zhong)分(fen)布有極(ji)微(wei)小硫(liu)化(hua)物(wu)質點的(de)(de)(de)(de)復合夾(jia)雜物(wu)。這些氧化(hua)物(wu)主(zhu)要(yao)是鋁(lv)、鈣(gai)、鎂的(de)(de)(de)(de)復合氧化(hua)物(wu),硫(liu)化(hua)物(wu)主(zhu)要(yao)是(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復合夾(jia)雜物(wu)在(zai)FeCl3溶(rong)液(ye)中(zhong)浸泡(pao)很短(duan)時間就會(hui)在(zai)夾(jia)雜和(he)基(ji)體(ti)間產生極(ji)窄的(de)(de)(de)(de)縫隙或(huo)微(wei)小孔洞(dong),繼之腐蝕(shi)(shi)從縫隙處開始向基(ji)體(ti)金屬蔓延(yan),形成稍大(da)的(de)(de)(de)(de)蝕(shi)(shi)坑(keng),并迅速擴大(da),在(zai)金屬表面(mian)留(liu)下大(da)小不等、肉眼可見的(de)(de)(de)(de)蝕(shi)(shi)坑(keng)。為提高鋼的(de)(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)性能,宜用硅鈣(gai)取代鋁(lv)以及(ji)降低鋼中(zhong)硫(liu)、錳量(liang)都是有效辦法。
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。

