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不銹鋼管晶間腐蝕的機理

放大字體  縮小字體 發布日期:2019-10-14  瀏覽次數:1 選擇視力保護色:

[摘要]中華不銹鋼網編輯中心獲悉:氮是鋼中強烈的形成(擴大)奧氏體和穩定奧氏體組織的元素,在一些鋼中常作為有益元素加入,可以顯著提

 中華不銹鋼網編輯中心獲悉:氮是鋼中強烈的形成(擴大)奧氏體和穩定奧氏體組織的元素,在一些鋼中常作為有益元素加入,可以顯著提高鋼的力學性能和耐蝕性能,作為合金化元素廣泛應用于不銹鋼中,加入氮元素以獲得單一奧氏體組織,以減少和取代相對較貴且稀缺的鎳元素,降低不銹鋼生產的成本且其作用效果遠高于鎳。氮雖然穩定奧氏體能力不如碳,而且氮相對于碳又有優點,碳易在晶間產生脆性的碳化物,導致材料脆性增加,耐蝕性下降而氮卻能避免這些問題,因此氮較于碳更適合。
  
  不銹鋼中鎳和鉬可以提高鋼的韌性和屈服強度,而為了提高耐蝕性,碳的量應盡可能減少,這是因為析出的碳化物容易造成晶間腐蝕。氮的加入也就彌補了這一不足,錳、鉻、鉬的加入可以提高氮在鋼中的溶解度。在室溫下高氮鋼受氮的影響屈服強度隨著氮含量的增加而明顯提高而斷裂韌性受氮的影響并不大。另外氮的加入可以提高鋼的抗蠕變性能,岡此高氮奧氏體不銹鋼抗蠕變性能隨著氮含量的增加而提高。
  
  氮的加入還會提高不銹鋼的加工硬化能力、抗疲勞性能以及耐磨性。但是由于氮的加入,也存在著不利的影響。特別是低溫韌性,很多文獻報道低溫下高氮鋼存在著低溫脆斷的現象,而在普通不銹鋼中只有鐵素體不銹鋼存在著低溫脆斷現象。因此制備和使用此鋼種應該注意氮的合理加入量,尤其是低溫服役條件下應該嚴格控制高氮鋼氮的含量。
  
  中華不銹鋼網編輯中心獲悉:不銹鋼中增氮可以提高不銹鋼的抗點蝕和縫隙腐蝕能力,主要與鋼表面形成的鈍化膜的性質息息相關。氮可以提高高氮鋼的耐腐蝕性能,尤其是耐局部腐蝕的能力。另外氦對鋼的縫隙腐蝕、應力腐蝕也是有利的。
  
  (1)貧鉻理論。對于焊接過程,奧氏體不銹鋼管在焊接之后的緩慢冷卻過程中,由于本身熱導率低,傳熱慢,與碳鋼相比會在400~800℃這個溫度區間保持較長時間,此時焊縫及熱影響區中會在晶界上形成析出復雜碳化物(CrFe)23C6,該碳化物中Cr的質量分數比晶粒內Cr的質量分數高許多,所以大量Cr聚集在這種碳化物中,導致焊縫及熱影響區的Cr含量降低,再加上Cr在奧氏體中的擴散速率低,無法通過擴散來補充焊縫及熱影響區Cr的消耗。這兩個原因就導致形成了貧鉻區,貧鉻區Cr的質量分數太低,無法形成耐蝕的鈍化膜,使得鈍態被破壞,引起了晶間腐蝕。
  
  (2)第二相析出理論。貧鉻理論可以解釋一般奧氏體不銹鋼管的晶間腐蝕機理,但對低碳或者超低碳不銹鋼管的晶間腐蝕卻不適用。Fe和Cr形成的σ相化合物FeCr含鉻質量分數為18~54%,因此它的析出也會導致生成貧鉻區,導致了晶間腐蝕。但是由σ相引起的晶間腐蝕比碳化物引起的晶間腐蝕難度大,例如,有σ相析出的奧氏體不銹鋼管只在質量分數為65%的HNO3等強氧化介質中才能產生晶間腐蝕。
  
  貧鉻理論很好地解釋了一般奧氏體不銹鋼管的晶間腐蝕原因,第二相析出理論則很好地解釋了低碳和超低碳不銹鋼管的晶間腐蝕原因,第二相析出理論很好地補充了貧鉻理論。中華不銹鋼網編輯中心獲悉

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