浙江至德鋼業有限公司為了研究1Cr17Mn6Ni5N奧氏體在線亞洲日產一區二區:不銹鋼管的在線亞洲日產一區二區:晶間腐蝕行為，通過光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XＲD)和晶間腐蝕試驗研究了其在不同敏化溫度和冷卻方式下，晶間碳化物的析出和耐晶間腐蝕性能的變化。結果表明:1Cr17Mn6Ni5N奧氏體不銹鋼管在敏化溫度區間內加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度的上升而增加，加熱溫度為850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3;在敏化溫度區間內相同加熱溫度時，水冷可顯著減少其晶界碳化物的析出;1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。
晶間腐蝕是在線亞洲日產一區二區:奧氏體不銹鋼應用中常見的一種局部腐蝕，產生的根本原因是熱處理、焊接或其他受熱過程中的熱循環使其晶界析出碳化物，晶界附近的鉻含量減小至小于12%而形成了“貧鉻區”，腐蝕介質的作用貧鉻區便產生晶間腐蝕。常用的202，在線亞洲日產一區二區:304不銹鋼一般在650℃左右對晶間腐蝕最為敏感，且主要晶間析出物為Cr23C6。然而，由于各種不銹鋼化學成分的差異，其晶間腐蝕敏化溫度和晶間碳化物的析出會發生變化，因而呈現出的最敏感溫度范圍也不同。
本工作通(tong)過分(fen)析(xi)(xi)不同溫度下1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管的(de)碳化物析(xi)(xi)出(chu)和晶間腐蝕，研究了(le)不同熱循環對其碳化物析(xi)(xi)出(chu)的(de)影響規律，并對影響因素進行了(le)分(fen)析(xi)(xi)，以期為1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管的(de)應用提供(gong)借(jie)鑒。
一、試驗
以熱軋退火酸洗(xi)后(hou)的1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管(guan)為(wei)(wei)基材(cai)，其(qi)顯微(wei)結構為(wei)(wei)單相(xiang)奧氏體組織，主要化(hua)學成分(fen)見表(biao)。將1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管(guan)分(fen)別(bie)加熱至450，650，850℃，保溫10分(fen)鐘(zhong)，分(fen)別(bie)采(cai)用水冷(leng)和空冷(leng)方(fang)式(shi)冷(leng)卻到室(shi)溫。依(yi)據GB/T4334－2008《金屬和合金的腐蝕———不銹(xiu)鋼晶間腐蝕試驗方(fang)法(fa)》(E方(fang)法(fa)急性(xing)試驗)，將其(qi)線切割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號SiC金相(xiang)砂紙逐(zhu)級打磨表(biao)面(mian)，并用無水乙醇(chun)清洗(xi)。
將100g符(fu)合(he)GB/T665的(de)(de)硫酸(suan)銅分(fen)(fen)析純(chun)溶(rong)于700mL蒸餾水中;加入(ru)100mL符(fu)合(he)GB/T625的(de)(de)純(chun)硫酸(suan)，用蒸餾水稀釋(shi)至(zhi)1000mL，配制(zhi)成硫酸(suan)-硫酸(suan)銅溶(rong)液。在(zai)帶磨口的(de)(de)錐形瓶底(di)鋪上一層(ceng)純(chun)度不小于99.5%(質量分(fen)(fen)數)的(de)(de)銅屑，放入(ru)試(shi)樣;倒入(ru)硫酸(suan)-硫酸(suan)銅溶(rong)液，使試(shi)樣處(chu)于全(quan)浸泡狀(zhuang)態，裝上回流冷凝(ning)器，接通(tong)冷卻水，將溶(rong)液加熱至(zhi)微沸，保持16小時后取出。
用(yong)(yong)蒸(zheng)餾水(shui)沖(chong)洗掉表面(mian)腐(fu)蝕介(jie)質并用(yong)(yong)毛刷和10%鹽酸清除腐(fu)蝕產物，用(yong)(yong)無水(shui)乙醇脫水(shui)并烘干，用(yong)(yong)電子天平稱重，計算其(qi)平均腐(fu)蝕速率:
v = m1-m2A·t
式中 v———平均腐蝕速率，g/(mm2·h)
m1，m2———試樣腐蝕前后的質量，g
A———試樣工作表面積，mm2
t———試驗周期，h
采(cai)用ZWICKZ1200型萬能材料試驗機進行彎曲試驗，試樣彎曲角度為180°;用10倍放大鏡檢(jian)查彎頭處是否有(you)因晶間腐(fu)蝕而產生的(de)裂(lie)紋，以確定1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管晶間腐(fu)蝕的(de)敏感性。
晶間腐蝕后截取金相試樣，用200mL HCl+5g FeCl3+100mL H2O 溶液浸蝕后，采用Leica金相顯微鏡觀察其顯微組織。以晶間腐蝕后的試樣為陽極，鉑電極為陰極，在35%(質量分數)HClO4的酒精溶液中電解30分鐘，收集、過濾容器底部的沉積物，通過TD-3700X射線衍射儀分析其析出物的物相。
二(er)、結果(guo)與(yu)討論
1. 顯微組織
圖(tu)為1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管不同加熱溫(wen)(wen)度(du)空(kong)冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后(hou)晶(jing)間腐蝕的(de)顯微組(zu)織。由圖(tu)可以看出(chu):試樣晶(jing)界(jie)析(xi)出(chu)物(wu)(wu)隨加熱溫(wen)(wen)度(du)的(de)上升而增加，加熱溫(wen)(wen)度(du)為850℃時，晶(jing)界(jie)析(xi)出(chu)物(wu)(wu)最多(duo);水冷(leng)(leng)條件下試樣的(de)晶(jing)界(jie)析(xi)出(chu)物(wu)(wu)少于空(kong)冷(leng)(leng)試樣。
2. 晶間腐(fu)蝕速率
圖為3種加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度、2種冷(leng)(leng)卻方(fang)式時(shi)(shi)試樣(yang)的(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕速率(lv)。由圖可(ke)以看出: 2種冷(leng)(leng)卻方(fang)式試樣(yang)的(de)(de)(de)腐蝕速率(lv)變化趨勢相同(tong)，腐蝕速率(lv)隨著加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度的(de)(de)(de)上升而增(zeng)加(jia)，加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度為850℃時(shi)(shi)腐蝕速率(lv)最大(da);空冷(leng)(leng)試樣(yang)的(de)(de)(de)腐蝕速率(lv)大(da)于水冷(leng)(leng)試樣(yang)，加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度由650℃增(zeng)加(jia)到(dao)850℃時(shi)(shi)，試樣(yang)的(de)(de)(de)腐蝕速率(lv)增(zeng)加(jia)幅度明顯大(da)于加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度由450℃到(dao)650℃時(shi)(shi)的(de)(de)(de)幅度。由此可(ke)知，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管的(de)(de)(de)晶間(jian)腐蝕敏(min)感性隨加(jia)熱(re)(re)溫(wen)度的(de)(de)(de)升高而增(zeng)加(jia)。
3. 析(xi)出物(wu)的物(wu)相
圖為3種加熱溫度空冷、水冷后試樣的晶間析出物的XRD分析結果。由圖可以看出，試樣晶間析出物主要為Cr23C6和Cr7C3。
圖(tu)為(wei)3種(zhong)(zhong)加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)空冷(leng)、水(shui)冷(leng)后試樣的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)析(xi)出(chu)(chu)物(wu)峰(feng)值的(de)(de)(de)(de)(de)強(qiang)度(du)(du)(du)。由(you)圖(tu)可以看出(chu)(chu):空冷(leng)試樣晶(jing)(jing)(jing)間(jian)析(xi)出(chu)(chu)物(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)值強(qiang)度(du)(du)(du)大于水(shui)冷(leng)試樣，2種(zhong)(zhong)冷(leng)卻方式的(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)值強(qiang)度(du)(du)(du)變化(hua)趨勢(shi)相同(tong);峰(feng)值強(qiang)度(du)(du)(du)隨(sui)著加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)上升(sheng)而(er)增(zeng)加(jia)(jia)，850℃時(shi)峰(feng)值強(qiang)度(du)(du)(du)最大;加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由(you)650℃增(zeng)加(jia)(jia)到850℃時(shi)，峰(feng)值強(qiang)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)幅度(du)(du)(du)明顯大于加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由(you)450℃增(zeng)加(jia)(jia)到650℃時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)幅度(du)(du)(du)。由(you)此可知，16Cr奧(ao)氏(shi)體不銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)(jing)(jing)間(jian)析(xi)出(chu)(chu)物(wu)在加(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)為(wei)850℃時(shi)顯著增(zeng)加(jia)(jia)，這(zhe)與(yu)試樣晶(jing)(jing)(jing)間(jian)腐蝕速率的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)趨勢(shi)相同(tong)。
通常，鋼中含碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求，鋼中加入鈦，鈮等元素能形成穩定碳化物(TiC或NbC)，也可防止其晶間腐蝕。鋼中含有的某些合金元素也會促進碳化物的析出，如硅元素，即使在鋼中碳含量很低的情況下，它的偏析也會促使碳化物在較短的時間內析出，從而造成晶間腐蝕。因為1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中碳含量為0.068%，硅含量為0.450%，且不含鈦和鈮等強碳化物形成元素，故在加熱保溫過程中出現了碳化物的析出。在不含鈦，鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中Cr23C6為主要碳化物，而在1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中則因碳含量較高而出現了Cr7C3。
加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)、保溫(wen)時(shi)(shi)(shi)間及(ji)冷(leng)(leng)(leng)卻方式主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)影響(xiang)(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)而影響(xiang)(xiang)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)。室(shi)溫(wen)下碳(tan)(tan)(tan)在(zai)奧(ao)(ao)氏體不銹鋼中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)約為(wei)(wei)0.006%，600℃時(shi)(shi)(shi)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)約為(wei)(wei)0.030%，1000℃時(shi)(shi)(shi)約為(wei)(wei)0.180%，隨著(zhu)加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，碳(tan)(tan)(tan)在(zai)奧(ao)(ao)氏體中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)增(zeng)(zeng)加(jia)。在(zai)隨后的(de)(de)(de)冷(leng)(leng)(leng)卻過(guo)程中(zhong)，溶(rong)解(jie)(jie)(jie)在(zai)奧(ao)(ao)氏體中(zhong)的(de)(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)會隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)低(di)而析(xi)出(chu)，在(zai)敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)區間停留時(shi)(shi)(shi)間越長，碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)擴(kuo)散(san)(san)越充(chong)分(fen)，晶界處鉻便會與碳(tan)(tan)(tan)結合形成碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)。冷(leng)(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)(du)(du)可以通(tong)過(guo)影響(xiang)(xiang)碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)擴(kuo)散(san)(san)而影響(xiang)(xiang)晶界碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)，冷(leng)(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)(du)(du)越快(kuai)，碳(tan)(tan)(tan)原子(zi)在(zai)敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)區間擴(kuo)散(san)(san)越不充(chong)分(fen)，晶間碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)析(xi)出(chu)就越少。因(yin)此，在(zai)1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管敏(min)(min)化(hua)(hua)(hua)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(400～900℃)內，加(jia)熱溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)越高、冷(leng)(leng)(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)(du)(du)越慢，碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)的(de)(de)(de)析(xi)出(chu)越多，水冷(leng)(leng)(leng)試樣的(de)(de)(de)晶界析(xi)出(chu)碳(tan)(tan)(tan)化(hua)(hua)(hua)物(wu)遠少于空冷(leng)(leng)(leng)。
4. 晶間腐蝕的敏(min)感性
1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管彎曲后(hou)雖然晶界存在黑(hei)色析出物，但表(biao)面均未產生晶間腐(fu)蝕裂紋(wen)，因(yin)而對(dui)晶間腐(fu)蝕不敏感。
三、結論(lun)
1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管在敏化溫度區間加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度上升而增加，加熱溫度850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3。在敏化溫度區間加熱至相同溫度時，水冷可顯著減少晶界碳化物析出。1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。
