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。


 在強氧化性(xing)酸和(he)一些(xie)還(huan)原性(xing)介質中,只靠鉻的鈍(dun)化作(zuo)用尚不足以維持(chi)其耐(nai)蝕(shi)性(xing),還(huan)需要添加(jia)抑制陽極溶解(jie)的元素,如鎳、鉬(mu)、硅等(deng),尤(you)其是鉬(mu)。在中性(xing)氯化物的溶液中,鉻與鉬(mu)的配(pei)合能(neng)顯(xian)著提高鋼的耐(nai)點蝕(shi)性(xing)能(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(chao)級雙(shuang)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(nie)(nie)在(zai)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼中的(de)(de)主要作用是控制(zhi)好組(zu)織,選擇(ze)適當的(de)(de)鎳(nie)(nie)含(han)量(liang)(liang),使(shi)α和γ相(xiang)(xiang)(xiang)各占(zhan)50%左右。鎳(nie)(nie)含(han)量(liang)(liang)高(gao)于最(zui)佳(jia)值(zhi),y相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)大于50%,α相(xiang)(xiang)(xiang)中顯著富鉻,易在(zai)700~950℃轉變(bian)成(cheng)。相(xiang)(xiang)(xiang)等,鋼的(de)(de)塑韌性下降;如果鎳(nie)(nie)含(han)量(liang)(liang)低于最(zui)佳(jia)值(zhi),α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)高(gao),也(ye)會得(de)到(dao)低的(de)(de)韌性,固態結(jie)晶(jing)時δ相(xiang)(xiang)(xiang)立即形成(cheng),對鋼的(de)(de)焊接性不利(li)。


 氮在雙相(xiang)不銹鋼中的(de)作(zuo)(zuo)用日益受到重視,在新一代超級雙相(xiang)不銹鋼中都(dou)加入(ru)氮作(zuo)(zuo)為合金元素。許多學者都(dou)致力于研究氮的(de)作(zuo)(zuo)用機制,并提出(chu)了(le)一些通過氮合金化(hua)而改善耐點蝕(shi)性能的(de)機理,主要有氨形(xing)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。


 表面富(fu)集(ji)理論認為,氮會在(zai)長時間(jian)(jian)的(de)鈍(dun)化期間(jian)(jian)內(nei),于鈍(dun)化膜下大量富(fu)集(ji),這(zhe)種富(fu)集(ji)能阻止(zhi)或(huo)者降(jiang)低鈍(dun)化膜破損后基底層的(de)溶解速率。這(zhe)些富(fu)集(ji)的(de)氮能與鉬(mu)或(huo)鉻(ge)發(fa)生(sheng)(sheng)化學相互(hu)作用,防止(zhi)表面形成高密度(du)電流,避免發(fa)生(sheng)(sheng)點蝕。


 氮(dan)(dan)對雙相不銹(xiu)鋼耐點蝕的影響與其影響合金(jin)元(yuan)素在(zai)(zai)兩相之(zhi)間的分配有關,氮(dan)(dan)可使鉻、鉬元(yuan)素從鐵(tie)素體(ti)(ti)相向奧氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)轉移(yi),鋼中(zhong)(zhong)的氮(dan)(dan)含量越(yue)(yue)高,兩相中(zhong)(zhong)合金(jin)元(yuan)素之(zhi)差越(yue)(yue)小(xiao)。同時(shi)氮(dan)(dan)在(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的溶(rong)解度遠高于在(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)(ti)中(zhong)(zhong),上述原因使奧氏體(ti)(ti)相的點蝕電(dian)位提高,從而提高了整體(ti)(ti)點蝕電(dian)位。


 錳對雙相不銹(xiu)鋼的(de)耐點蝕(shi)性能不利,這是由于錳主要(yao)與硫(liu)結合,形成硫(liu)化錳,大多(duo)沿(yan)晶界分布,成為點蝕(shi)敏感點。


銅(tong)在(zai)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)對點蝕的(de)影響尚有爭議。在(zai)雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)鋼鍛件中(zhong),銅(tong)加入量不(bu)(bu)超過2%,在(zai)鑄件中(zhong)最(zui)高(gao)不(bu)(bu)超過3%,主要是(shi)從鋼的(de)熱塑(su)性和可焊(han)性方面來考(kao)慮的(de)。


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(dui)雙相(xiang)不銹鋼的(de)耐點蝕性能是(shi)有害的(de),但隨鋼中(zhong)氮(dan)含量(liang)的(de)增(zeng)加,碳的(de)不利作用減弱。


 綜(zong)上所述,在氯化物環境中(zhong)影響點蝕(shi)的(de)主要合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)是鉻、鉬和(he)氮(dan)。研究(jiu)者為(wei)便(bian)于(yu)描(miao)述合(he)金(jin)(jin)元(yuan)素(su)與耐點蝕(shi)性能之間的(de)關(guan)系(xi),建立了數學關(guan)系(xi)式,提出了點蝕(shi)抗力當量值或稱(cheng)耐點蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中(zhong)最常用的(de)關(guan)系(xi)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。


表 44.jpg


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)化學溶解(jie),溶解(jie)后反應即終止,對基(ji)(ji)體(ti)(ti)不會帶來影響(xiang)。還有(you)一類是以(yi)硫化物為外殼(ke)包(bao)圍(wei)著(zhu)的(de)氧化物,或在(zai)氧化物中分布有(you)極(ji)微小(xiao)硫化物質點的(de)復合夾雜(za)物。這些氧化物主(zhu)要(yao)是鋁、鈣、鎂(mei)的(de)復合氧化物,硫化物主(zhu)要(yao)是(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種復合夾雜(za)物在(zai)FeCl3溶液(ye)中浸(jin)泡(pao)很短(duan)時間就會在(zai)夾雜(za)和(he)基(ji)(ji)體(ti)(ti)間產生極(ji)窄的(de)縫隙(xi)(xi)或微小(xiao)孔洞,繼之腐蝕從縫隙(xi)(xi)處開始(shi)向基(ji)(ji)體(ti)(ti)金(jin)屬(shu)蔓延,形成稍大的(de)蝕坑(keng),并迅(xun)速擴大,在(zai)金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)留下大小(xiao)不等、肉(rou)眼(yan)可見的(de)蝕坑(keng)。為提高鋼(gang)的(de)點蝕性能(neng),宜用硅鈣取(qu)代(dai)鋁以(yi)及(ji)降低鋼(gang)中硫、錳(meng)量都(dou)是有(you)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。