影響點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。
在強氧(yang)化性(xing)(xing)酸(suan)和一些還原性(xing)(xing)介質中,只靠鉻的(de)(de)(de)(de)鈍化作用尚(shang)不足以維持其耐蝕性(xing)(xing),還需要添加抑(yi)制陽極溶解的(de)(de)(de)(de)元素,如鎳(nie)、鉬、硅等,尤其是鉬。在中性(xing)(xing)氯化物的(de)(de)(de)(de)溶液(ye)中,鉻與(yu)鉬的(de)(de)(de)(de)配合(he)能(neng)(neng)顯著提高鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)耐點蝕性(xing)(xing)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(ji)雙相不銹鋼中含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。
鎳在雙(shuang)相不銹鋼(gang)中(zhong)的主要作(zuo)用(yong)是控制好組織,選擇適當的鎳含(han)量(liang),使α和γ相各占50%左右。鎳含(han)量(liang)高(gao)于(yu)最佳值(zhi),y相含(han)量(liang)大(da)于(yu)50%,α相中(zhong)顯著(zhu)富鉻,易在700~950℃轉變成。相等,鋼(gang)的塑韌性(xing)下降;如果鎳含(han)量(liang)低于(yu)最佳值(zhi),α相含(han)量(liang)高(gao),也會得到低的韌性(xing),固態結晶時(shi)δ相立即形成,對鋼(gang)的焊接性(xing)不利(li)。
氮(dan)在(zai)雙相(xiang)不(bu)銹鋼中的作用日益受到重視,在(zai)新一代超級雙相(xiang)不(bu)銹鋼中都加入氮(dan)作為合金(jin)元(yuan)素(su)。許(xu)多學者(zhe)都致力于研(yan)究氮(dan)的作用機制,并提出了一些(xie)通過氮(dan)合金(jin)化而改(gai)善耐點蝕性能的機理,主要有氨形成理論、表(biao)面富集理論等。
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)(fu)集理論(lun)認為,氮(dan)會在長時間的鈍化期(qi)間內,于鈍化膜(mo)下大量富(fu)(fu)集,這(zhe)種富(fu)(fu)集能(neng)阻止或(huo)者降低鈍化膜(mo)破損后(hou)基底層(ceng)的溶解速(su)率。這(zhe)些(xie)富(fu)(fu)集的氮(dan)能(neng)與(yu)鉬或(huo)鉻發生化學相互(hu)作(zuo)用,防止表(biao)面形成(cheng)高密度(du)電流,避免發生點(dian)蝕。
氮對雙相(xiang)不(bu)銹鋼耐點蝕(shi)(shi)的(de)影響與(yu)其影響合金(jin)元素(su)(su)在(zai)兩相(xiang)之間(jian)的(de)分配有(you)關,氮可使(shi)鉻、鉬元素(su)(su)從鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)向(xiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)轉移,鋼中(zhong)的(de)氮含量越高,兩相(xiang)中(zhong)合金(jin)元素(su)(su)之差越小。同時氮在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)的(de)溶解度遠高于在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)中(zhong),上述原(yuan)因使(shi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)的(de)點蝕(shi)(shi)電位提高,從而提高了整體(ti)點蝕(shi)(shi)電位。
錳對(dui)雙相不銹鋼的耐點蝕性能(neng)不利,這是由于錳主要與硫結合,形(xing)成(cheng)硫化錳,大多沿(yan)晶界分布,成(cheng)為點蝕敏感點。
銅(tong)(tong)在(zai)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)(zhong)對(dui)點(dian)蝕的影響尚有爭議。在(zai)雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鍛件中(zhong)(zhong),銅(tong)(tong)加入量(liang)不(bu)超過2%,在(zai)鑄件中(zhong)(zhong)最高(gao)不(bu)超過3%,主要(yao)是從(cong)鋼(gang)的熱(re)塑(su)性和(he)可焊性方面來考慮(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(xiang)不(bu)(bu)銹鋼的耐點蝕性能是有(you)害(hai)的,但(dan)隨鋼中氮含量的增加,碳的不(bu)(bu)利作用減弱。
綜(zong)上所述,在氯(lv)化物環(huan)境(jing)中影(ying)響點(dian)蝕(shi)的(de)主要合金(jin)元素是鉻、鉬和(he)氮。研(yan)究者為便于描述合金(jin)元素與耐(nai)點(dian)蝕(shi)性能(neng)之間的(de)關(guan)系,建立了數學關(guan)系式,提出(chu)了點(dian)蝕(shi)抗力當量值或稱耐(nai)點(dian)蝕(shi)指(zhi)數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最(zui)常(chang)用的(de)關(guan)系式:
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)化(hua)(hua)(hua)學溶(rong)解,溶(rong)解后反(fan)應即終止,對基體(ti)不會(hui)帶(dai)來影響。還有一類(lei)是(shi)以硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)為外殼包圍著的(de)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu),或在(zai)(zai)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)中(zhong)(zhong)分布有極微小硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)質點的(de)復(fu)合(he)(he)夾(jia)雜物(wu)(wu)。這些氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)主要(yao)是(shi)鋁、鈣、鎂的(de)復(fu)合(he)(he)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu),硫化(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)主要(yao)是(shi)(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種復(fu)合(he)(he)夾(jia)雜物(wu)(wu)在(zai)(zai)FeCl3溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)浸泡很短時間就會(hui)在(zai)(zai)夾(jia)雜和基體(ti)間產生極窄的(de)縫(feng)(feng)隙或微小孔洞,繼(ji)之腐蝕(shi)從縫(feng)(feng)隙處開始向基體(ti)金(jin)屬(shu)蔓(man)延,形成稍大的(de)蝕(shi)坑(keng),并迅速擴大,在(zai)(zai)金(jin)屬(shu)表(biao)面留下大小不等、肉眼可見(jian)的(de)蝕(shi)坑(keng)。為提高鋼(gang)的(de)點蝕(shi)性能,宜用硅鈣取代鋁以及降低鋼(gang)中(zhong)(zhong)硫、錳量都是(shi)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。

