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、氮元素的影(ying)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(dan)可以改善(shan)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)這一點(dian),已經在奧(ao)氏體(ti)(ti)不銹鋼中得(de)到證實(shi),Streicherl 認(ren)為氮(dan)的(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)效(xiao)果是奧(ao)氏體(ti)(ti)相穩定(ding)化的(de)原(yuan)因。此后的(de)研究證實(shi)了(le)氮(dan)能提高奧(ao)氏體(ti)(ti)鐵素體(ti)(ti)(雙相)不銹鋼的(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing),并(bing)且明(ming)確了(le)氮(dan)與奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)穩定(ding)度沒有直接關系。


  但(dan)是(shi),岡田等(1972年(nian))證(zheng)實(shi)了(le)在(zai)鐵素(su)體(α)單相(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中添(tian)加(jia)鎳后(hou),奧氏體相(xiang)(xiang)出現,從(cong)(cong)而變成a+γ的(de)(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang),這樣(yang)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能力就會降低(di),但(dan)繼(ji)續增加(jia)鎳的(de)(de)含(han)量后(hou),其耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)重新得(de)到改善。然(ran)后(hou)再通(tong)過熱處(chu)理后(hou),γ相(xiang)(xiang)從(cong)(cong)α相(xiang)(xiang)中析出,耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)仍舊降低(di),這是(shi)因為γ相(xiang)(xiang)中的(de)(de)Cr、Mo含(han)量減少(shao)的(de)(de)緣故。該研究結(jie)果表明(ming),在(zai)不含(han)氮元素(su)的(de)(de)情況下,雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)比單相(xiang)(xiang)不銹鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)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(deng)(deng)(1980年(nian))針對22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構成(cheng)的(de)(de)雙相鋼,分析了C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)(deng)元(yuan)素(su)對經過退火或(huo)高溫加熱后的(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位的(de)(de)影響(xiang),發現碳(tan)不(bu)影響(xiang)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性,氮(dan)使耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性升高(如圖8.9所示)。而且該(gai)圖顯示在(zai)含(han)(han)有4%的(de)(de)鎳時(shi),即(ji)使不(bu)特地添加氮(dan)元(yuan)素(su)也(ye)具有良好的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性,這是(shi)因為(wei)是(shi)鐵素(su)體(ti)單相的(de)(de)緣故(gu)。另外,越是(shi)鎳含(han)(han)量多的(de)(de)鋼材,氮(dan)含(han)(han)量為(wei)0.02%~0.06%時(shi)的(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)位越低(di),這是(shi)鎳含(han)(han)量引(yin)起相比例發生變化的(de)(de)結果。小林等(deng)(deng)人進一步得出(chu),在(zai)含(han)(han)氮(dan)鋼中添加0.1%以上的(de)(de)鈦(tai)后,高溫加熱鋼材的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)能力提(ti)高,REM沒有產生影響(xiang);另外添加0.01%左右(you)的(de)(de)硼后,可以通過抑制α相的(de)(de)析出(chu)來提(ti)高耐(nai)(nai)(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)性。


圖 9.jpg


金子等人(1985年(nian))研究了(le)Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對(dui)23 Cr-2 Mo鋼在(zai)50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)、縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)及再鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)所造成(cheng)的(de)(de)影(ying)響,得出的(de)(de)結論認為:在(zai)氮(dan)含量(liang)低(di)(0.03%以下)的(de)(de)情況下,點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)隨著鎳(nie)含量(liang)發生(sheng)變化(hua)(hua),在(zai)變為雙相鋼時,點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)最(zui)低(di),這一結果與前述岡田等人的(de)(de)結果一致。此(ci)外,金子等人還證明(ming),氮(dan)的(de)(de)添加使(shi)點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)升(sheng)高,經(jing)過高溫加熱處理后的(de)(de)不銹鋼點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)下降(jiang),鎳(nie)含量(liang)較低(di)的(de)(de)不銹鋼的(de)(de)變化(hua)(hua)更明(ming)顯(xian)。而且還證實了(le)縫(feng)隙腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)、點(dian)腐(fu)蝕(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)及縫(feng)隙再鈍化(hua)(hua)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)(wei)受Ni、N含量(liang)的(de)(de)影(ying)響不大。


三浦(pu)等(deng)人(1986年)通過6%FeCl3 水溶液中(zhong)的(de)(de)臨界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du),評價(jia)了鎳(nie)及氮(dan)含(han)量(liang)發生(sheng)改變的(de)(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)(de)母材和焊(han)接(jie)(jie)金屬的(de)(de)耐點(dian)腐(fu)蝕性,結(jie)果(guo)顯(xian)示(shi)氮(dan)元素使(shi)臨界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)上升;鎳(nie)含(han)量(liang)增加后,母材的(de)(de)臨界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)降(jiang)低,而焊(han)接(jie)(jie)材料(liao)的(de)(de)臨界(jie)點(dian)腐(fu)蝕溫度(du)(du)升高,在鎳(nie)含(han)量(liang)達到6%以上時,此溫度(du)(du)大致保持(chi)在一定水平。特(te)別是在焊(han)接(jie)(jie)金屬方面,Ni、N含(han)量(liang)減(jian)少后,冷卻過程(cheng)中(zhong)γ的(de)(de)析(xi)出得到抑(yi)制,碳(tan)或(huo)氮(dan)不能在γ中(zhong)完全固溶,導致析(xi)出物(wu)的(de)(de)生(sheng)成顯(xian)著,因此耐點(dian)腐(fu)蝕能力降(jiang)低。


另外,岡山等(1987年)分(fen)析(xi)了合金元(yuan)素(su)對(dui)在25℃、12%NaCl溶液中得(de)出(chu)的雙(shuang)相不銹鋼(12種)脫(tuo)鈍(dun)化pH(pH4)值的影(ying)響,并(bing)把這一結果用下(xia)式(shi)表(biao)示出(chu)來,其(qi)中合金元(yuan)素(su)表(biao)示為mass%.該式(shi)沒(mei)有表(biao)明(ming)鉻(ge)和氮的影(ying)響。


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



2. 氮(dan)添加鋼中(zhong)相比例(li)的影響


 在研究相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)對雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)的(de)影響時,通(tong)過改(gai)變(bian)對耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)影響小的(de)氮(dan)(dan)含量,或改(gai)變(bian)加(jia)熱溫度來改(gai)變(bian)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)。正(zheng)如前面所(suo)講到(dao)的(de)岡(gang)田等人的(de)研究結果,在沒有(you)特別添(tian)加(jia)氮(dan)(dan)的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,γ相(xiang)(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)(xiang)中析(xi)出后,γ相(xiang)(xiang)(xiang)中所(suo)含的(de)Cr、Mo量比(bi)(bi)α相(xiang)(xiang)(xiang)少(shao),所(suo)以耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力下降,但在添(tian)加(jia)了氮(dan)(dan)元素的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中,當(dang)相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)(bi)例(li)達到(dao)某(mou)一程度時,耐點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)升(sheng)至最高。


 長田等(deng)(deng)(1981年)(1984年)在以(yi)23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主要成分的(de)不銹鋼(gang)中添(tian)加(jia)了0.1%N,然(ran)后(hou)通過(guo)改變其中的(de)鎳含(han)(han)量來(lai)改變相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例,使(shi)其構成各種(zhong)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang),然(ran)后(hou)對(dui)這些雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)鋼(gang)進行(xing)(xing)(xing)了點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)電位測(ce)定和(he)(he)氯(lv)化鐵(tie)浸(jin)泡試(shi)驗。該試(shi)驗結(jie)果如(ru)圖(tu)8.10所示,即使(shi)Cr、Mo含(han)(han)量相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同,當γ量達到一定范圍(30%~40%)時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)能(neng)力達到最高水平。另外,酒井等(deng)(deng)人(ren)(1983年)對(dui)由鎳含(han)(han)量發生改變的(de)25Cr和(he)(he)22Cr-3Mo-0.15N-xNi組成的(de)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼(gang),進行(xing)(xing)(xing)了氯(lv)化鐵(tie)浸(jin)泡試(shi)驗來(lai)測(ce)定其耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)性(xing),結(jie)果顯示γ量在50%左右時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)性(xing)最好。另一方面,藤原等(deng)(deng)(1987年)把SUS329J3L 和(he)(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)當于329J4L的(de)鋼(gang)材(cai)進行(xing)(xing)(xing)高溫處理(li),以(yi)改變相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)例,然(ran)后(hou)通過(guo)氯(lv)化鐵(tie)浸(jin)泡試(shi)驗來(lai)檢測(ce)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)性(xing)。該試(shi)驗結(jie)果同樣顯示在γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)達到某一比(bi)例時(shi),耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)性(xing)為最高。


圖 10.jpg


 如上所述(shu),相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)到某(mou)一(yi)程度時(shi)(shi),耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)達(da)到最(zui)高水平。根本等人(1987年)證實了,這(zhe)(zhe)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)現(xian)(xian)是由改善耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)(su)Cr、Mo、N在各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)構(gou)成不(bu)同而引起的(de)(de)(de)(de)(de)。圖8.11模式化地表(biao)明了相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)對雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響,其(qi)中(zhong)(zhong)豎軸表(biao)示根據Cr、Mo、N在各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含量所得出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)指(zhi)數,而Cr、Mo、N均為能(neng)顯著(zhu)提高耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)元素(su)(su)。當鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)指(zhi)數為a時(shi)(shi),添加對耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)影(ying)響較小的(de)(de)(de)(de)(de)鎳(nie)元素(su)(su)使之成為由雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)構(gou)成,這(zhe)(zhe)樣鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成元素(su)(su)Cr、Mo就固(gu)溶在鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong),因此(ci)該相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)升(sheng)高;而在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)方面,雖然(ran)(ran)Cr、Mo含量有(you)所減少(shao),但奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成元素(su)(su)氮固(gu)溶在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong),因此(ci)仍然(ran)(ran)表(biao)現(xian)(xian)出(chu)(chu)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。當相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)到沒有(you)析出(chu)(chu)物質、兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)(xing)一(yi)致(zhi)(圖中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)箭頭位(wei)置)時(shi)(shi),這(zhe)(zhe)種雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼呈現(xian)(xian)出(chu)(chu)最(zui)強(qiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能(neng)力。可以根據這(zhe)(zhe)類圖斷定,在奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼或鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹鋼中(zhong)(zhong)分別(bie)有(you)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下,不(bu)管哪(na)一(yi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發(fa)生(sheng)點(dian)(dian)(dian)(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)。