合金成分及固溶温度对双相不锈钢耐腐蚀性能的影响

摘要

本文以双相不锈钢的点蚀性能和缝隙腐蚀性能为设计基准，研究了合金成分含量和固溶温度对点蚀性能和缝隙腐蚀性能的影响，进行了四因素三水平的正交试验，最后得出了耐点蚀性能和耐缝隙腐蚀最佳的成分和固溶处理温度。 本次试验钢的添加元素有Cr、Ni、Mn、Mo、Cu、N、Si等几种。其中，Ni、Mn、N等元素对于稳定和扩大奥氏体相区有重要作用，同时，Mo、Cr等元素的加入则可以强烈形成并稳定铁素体相区。由于本次试验合金元素配比控制得当，因此试验钢的组织均匀性得到了保证，其相组成也较平衡合理。试验钢在常温下由奥氏体、铁素体、中间相以及金属夹杂物组成。 不锈钢点蚀是一种由小阳极大阴极腐蚀电池引起的阳极区高度集中的局部腐蚀形式，其外观隐蔽且破坏性极大。点腐蚀试验结果表明，成分配比为25Cr-8Ni-3Mo-4Cu—N试样的失重率较小，经计算为2．0g/（㎡·h），而成分为25Cr7Ni5Mo2Cu—N和25Cr-7Ni4—Mo-4Cu—N试样的失重率较大，计算结果分别为15．7g/（㎡．h）和12．7g/（㎡·h）。同时，试验钢25Cr-6Ni-3Mo-2Cu—N和25Cr-8Ni-3Mo-4Cu—N试样表面未有明显的腐蚀现象，而成分比为25-Cr-7Ni-3Mo-3Cu—N、25Cr-7Ni-4Mo-4Cu—N和25Cr-7Ni-5Mo-2Cu—N的试样表面分别出现了不同程度和类型的蚀坑，这些蚀坑的尺寸范围从几微米到几十微米大小不等。成分为25Cr-8Ni-4Mo-2Cu—N、25Cr-8Ni-5Mo-3Cu—N和25Cr-6Ni-5Mo-4Cu—N的试样出现带腐蚀产物“盖”的蚀孔，25Cr-6Ni-4Mo-3Cu—N试样出现龟裂现象，晶界隐约可见。 自腐蚀电位是判断金属材料耐点蚀性能的重要参数。合金元素的组成及固溶温度的不同，会导致金属材料的点蚀电位不同。对试验钢的电化学测试结果表明，试验钢25Cr-8Ni-3Mo-4Cu—N和25Cr-8Ni-4Mo-2Cu—N试样的自腐蚀电位高而点蚀电流低，说明其耐点蚀性能较好。相比之下，试验钢25Cr-7Ni-5Mo-2Cu—N和25Cr-7Ni-5Mo-2Cu—N试样的自腐蚀电位低而点蚀电流高，说明其耐点蚀性能相对较差。 缝隙腐蚀试验结果表明：成分为25Cr-7Ni-3Mo-3Cu—N、25Cr-8Ni-3Mo-4Cu—N和25Cr-8Ni-5Mo-3Cu—N的试样的失重率较小，经计算为0．1g/（㎡·h）、0．1g/（㎡·h）和0．27g/（㎡·h）；而成分为25Cr-7Ni-4Mo-4Cu—N和25Cr-6Ni-4Mo-3Cu—N的试验钢的失重率相对较大，计算结果为5．87g/（㎡·h）和3．46g/（㎡·h）。同时，成分为25Cr-7Ni-3Mo-3Cu—N、25Cr-8Ni-3Mo-4Cu—N、25Cr-8Ni-5Mo-3Cu—N、25Cr-7Ni—SMo-2Cu—N的试样表面未有明显的腐蚀现象；而成分为25Cr-6Ni-3Mo-2Cu—N试样表面略有起皮的趋势，成分为25Cr-8Ni-4Mo-2Cu—N的试样表面出现了蚀坑，并且25Cr-6Ni-4Mo-3Cu—N试样表面出现了带腐蚀产物“盖”的蚀孔；试验钢25Cr-7Ni-4Mo-4Cu—N和25Cr-6Ni-5Mo-4Cu—N试样表面大面积裸露，腐蚀比较严重并且不规则。

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文摘

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论文说明：图表目录

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第一章 绪论

1.1前言

1.2双相不锈钢的特性及研究意义

1.3双相不锈钢的成因机理

1.3.1合金元素

1.3.2组织特点

1.4双相不锈钢的国内外研究情况

1.5金属的点蚀机理

1.5.1点蚀的形貌特征及产生条件

1.5.2点蚀的电化学特性

1.5.3点蚀机理

1.5.4影响点蚀的因素和防止措施

1.5.5点腐蚀的研究方法

1.6缝隙腐蚀机理

1.6.1缝隙腐蚀的机理

1.6.2缝隙腐蚀性能的影响因素

1.7本课题研究的主要内容

第二章 实验材料、设备及实验方案

2.1实验材料

2.2实验设备

2.3试样制备

2.3.1合金熔炼

2.3.2试样热处理

2.4实验方案

2.4.1正交实验研究

2.4.2点腐蚀试验方案

2.4.3缝隙腐蚀试验方案

第三章 双相不锈钢的点腐蚀行为研究

3.1双相不锈钢的组织和相分析

3.1.1微观组织分析

3.1.2成分及相组成

3.2点腐蚀试验

3.2.1电化学试验

3.2.2浸泡试验

3.3正交试验结果及其正交处理

3.3.1直观分析与方差分析

3.3.2最佳工艺验证试验

3.4机理探讨

3.5本章小结

第四章 双相不锈钢的缝隙腐蚀行为研究

4.1缝隙腐蚀浸泡试验

4.1.1腐蚀形貌分析

4.1.2腐蚀失重分析

4.2正交试验结果及其正交处理

4.2.1直观分析与方差分析

4.2.2最佳工艺验证试验

4.3本章小结

结论

参考文献

致谢

附录