影響點(dian)蝕(shi)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)強氧化性(xing)酸和(he)一些還原(yuan)性(xing)介質中,只靠鉻的鈍化作用尚不足以維持其耐蝕(shi)性(xing),還需要添加抑制(zhi)陽(yang)極溶(rong)解的元(yuan)素(su),如鎳、鉬(mu)、硅(gui)等,尤其是鉬(mu)。在(zai)中性(xing)氯化物的溶(rong)液中,鉻與(yu)鉬(mu)的配合能(neng)顯(xian)著提高(gao)鋼的耐點(dian)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。在新一代超級(ji)雙相不銹鋼(gang)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。


 鎳在雙相(xiang)(xiang)(xiang)不銹鋼中(zhong)的(de)主要(yao)作用是控制好組織,選(xuan)擇適當的(de)鎳含(han)量(liang)(liang),使α和γ相(xiang)(xiang)(xiang)各占50%左右(you)。鎳含(han)量(liang)(liang)高于(yu)最佳值,y相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)大于(yu)50%,α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)顯著富鉻,易在700~950℃轉變成。相(xiang)(xiang)(xiang)等,鋼的(de)塑韌(ren)性(xing)下降;如果鎳含(han)量(liang)(liang)低于(yu)最佳值,α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)(liang)高,也會得到低的(de)韌(ren)性(xing),固態結晶時δ相(xiang)(xiang)(xiang)立即形成,對鋼的(de)焊(han)接(jie)性(xing)不利(li)。


 氮(dan)在雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的作用日益受到重視,在新一代超級雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)都加入氮(dan)作為合金元素(su)。許多學者都致(zhi)力于研究氮(dan)的作用機制,并提出了一些通過氮(dan)合金化而改善耐(nai)點蝕性能(neng)的機理,主要有氨形成理論(lun)、表面富(fu)集(ji)理論(lun)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(mian)富集(ji)理論認為(wei),氮會在(zai)長時間(jian)的鈍化(hua)(hua)(hua)期間(jian)內,于(yu)鈍化(hua)(hua)(hua)膜下(xia)大量富集(ji),這種富集(ji)能阻止(zhi)或者降低鈍化(hua)(hua)(hua)膜破(po)損后基底(di)層的溶解速率。這些富集(ji)的氮能與(yu)鉬或鉻發(fa)生化(hua)(hua)(hua)學相互作用,防止(zhi)表面(mian)形成高(gao)密(mi)度電流,避免發(fa)生點蝕(shi)。


 氮對雙(shuang)相(xiang)(xiang)不銹鋼耐點蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)影響與(yu)其影響合金元素在兩相(xiang)(xiang)之間的(de)(de)(de)分配有關,氮可使(shi)鉻(ge)、鉬元素從鐵素體相(xiang)(xiang)向奧(ao)氏(shi)體中轉移,鋼中的(de)(de)(de)氮含量越高(gao),兩相(xiang)(xiang)中合金元素之差越小(xiao)。同(tong)時氮在奧(ao)氏(shi)體中的(de)(de)(de)溶解度遠高(gao)于在鐵素體中,上(shang)述原因使(shi)奧(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)點蝕(shi)(shi)電(dian)位提高(gao),從而(er)提高(gao)了整(zheng)體點蝕(shi)(shi)電(dian)位。


 錳對(dui)雙相(xiang)不銹鋼的耐(nai)點蝕(shi)性能不利,這是(shi)由于錳主要與硫(liu)結合,形成硫(liu)化錳,大(da)多沿晶界分布(bu),成為點蝕(shi)敏感點。


銅在(zai)雙相(xiang)不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)對(dui)點蝕的影響尚有(you)爭(zheng)議。在(zai)雙相(xiang)不銹鋼(gang)鍛件中(zhong)(zhong),銅加入量不超(chao)過2%,在(zai)鑄件中(zhong)(zhong)最高不超(chao)過3%,主要是從鋼(gang)的熱(re)塑性和可焊性方面來考慮的。


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(tan)對雙相不銹鋼的耐(nai)點(dian)蝕性能是有害的,但(dan)隨鋼中氮含(han)量的增加,碳(tan)的不利作用減弱。


 綜(zong)上所(suo)述(shu),在氯化物環境中影響點蝕(shi)的(de)主要合(he)金(jin)元素(su)是(shi)鉻、鉬和氮。研(yan)究者為(wei)便于描述(shu)合(he)金(jin)元素(su)與耐點蝕(shi)性能(neng)之間的(de)關(guan)(guan)系,建(jian)立了數學關(guan)(guan)系式,提出(chu)了點蝕(shi)抗(kang)力當量(liang)值或稱耐點蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最常用(yong)的(de)關(guan)(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。


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)(de)化(hua)(hua)(hua)學(xue)溶解,溶解后(hou)反應即終止,對基(ji)體(ti)不會帶來影響。還有(you)(you)一類是(shi)以(yi)硫(liu)化(hua)(hua)(hua)物為外殼包圍著的(de)(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物,或(huo)在氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物中分(fen)布有(you)(you)極微小硫(liu)化(hua)(hua)(hua)物質點的(de)(de)復合(he)夾(jia)雜(za)物。這些氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物主要是(shi)鋁、鈣、鎂(mei)的(de)(de)復合(he)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)物,硫(liu)化(hua)(hua)(hua)物主要是(shi)(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復合(he)夾(jia)雜(za)物在FeCl3溶液(ye)中浸泡(pao)很短時間就會在夾(jia)雜(za)和基(ji)體(ti)間產(chan)生極窄的(de)(de)縫(feng)隙(xi)或(huo)微小孔洞,繼之腐蝕(shi)(shi)從縫(feng)隙(xi)處開(kai)始向基(ji)體(ti)金(jin)屬(shu)(shu)蔓延,形成(cheng)稍(shao)大(da)的(de)(de)蝕(shi)(shi)坑,并迅速擴大(da),在金(jin)屬(shu)(shu)表面(mian)留下大(da)小不等、肉(rou)眼可見(jian)的(de)(de)蝕(shi)(shi)坑。為提(ti)高鋼的(de)(de)點蝕(shi)(shi)性能,宜用硅鈣取代鋁以(yi)及(ji)降低鋼中硫(liu)、錳量都是(shi)有(you)(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。