热处理对AISI 310S不锈钢在不同介质中的腐蚀磨损行为的影响

摘要

AISI310S不锈钢因其优良的耐腐蚀性能而广泛应用于石油化工、能源交通、农机建材水利电力等行业，但其相对较低的耐磨性能已经成为制约其更广泛应用的主要因素。尤其在腐蚀性介质中，磨损与腐蚀的交互作用引发不锈钢材料的过早失效给国民经济带来巨大损失。因此，如何在保证其优良的耐腐蚀性能的基础上改善其耐磨性能，具有重要的现实意义。第二相强化是提高金属材料耐磨性能的一种有效手段。基于此，本文采用适当的热处理工艺，对AISI310S不锈钢进行回火处理，析出不同形貌的第二相，达到提高其耐磨性能的目的；进而评价了热处理对试样在不同介质中的腐蚀磨损性能的影响，并探讨了相关腐蚀磨损机理。具体如下：
　　（1）研究了不同回火时间对AISI310S不锈钢微观组织结构以及在去离子水中磨损性能的影响。结果表明，回火热处理会导致在晶界处有硬质析出相析出，并且随着回火时间的延长不锈钢在去离子水中的耐磨性能随之增加。这主要是由于试样在去离子水中的磨损形式为犁沟磨损。随着回火时间的增加晶界处的析出物逐渐增多而且粗化，其对犁沟切削作用的阻碍逐渐增强，划痕变得少而浅，从而使得试样在去离子水介质中的耐磨性能随着回火时间的延长而提高。
　　（2）研究了不同回火时间对AISI310S不锈钢在0.5 M H2SO4介质中的腐蚀磨损性能的影响。实验结果表明，回火时间在20 h时腐蚀磨损性能达到最佳，其磨损形式为犁沟磨损与腐蚀疲劳磨损。这是由于一方面通过第二相强化提高了材料的耐磨性能，另一方面含Cr析出物的析出导致试样的腐蚀电位负移0.055 V，腐蚀电流密度增加1.559×10-4 A?cm-2，试样的耐腐蚀性能降低使得材料强度下降。通过进一步对腐蚀磨损交互作用的计算发现，当回火时间在20 h以内时，腐蚀磨损交互作用占的比例比较低，当时间继续增加腐蚀性能的降低会导致交互作用所占比例急剧增加。
　　（3）研究了不同回火时间对AISI310S不锈钢在3.5 wt％NaC l溶液中的腐蚀磨损性能的影响。研究表明，回火时间为50 h时腐蚀磨损性能达到最佳，其磨损形式为犁沟磨损与腐蚀剥落磨损。这主要是由于不锈钢在自然环境中会自发生成一层氧化膜，离子半径比较小的 Cl-对氧化膜具有渗透破坏作用，另外晶界处的析出物也会导致氧化膜不完整，导致试样的腐蚀电位负移0.062 V，腐蚀电流密度增加1.405×10-7 A?cm-2，耐腐蚀性能逐渐降低。当回火时间大于50 h后，耐磨性能的增加已经不足以抵消其耐腐蚀性能下降导致的磨蚀量的增加量。

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第一章 绪论

1.1金属材料腐蚀磨损概况

1.2 腐蚀磨损影响因素

1.3 腐蚀磨损的研究方法

1.4 腐蚀磨损交互作用

1.5 金属热处理概述及在腐蚀磨损方面的应用

1.6 论文选题与主要研究内容

第二章 热处理对AIS I 310S组织结构以及在去离子水中磨损行为的影响

2 .1 热处理对AIS I 3 10S组织结构的影响

2.2 热处理对AISI 310S在去离子水中腐蚀磨损行为的影响

第三章 热处理对AIS I 310S在0.5 M H2S O4溶液中的腐蚀磨损行为的影响

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 小结

第四章 热处理对AISI 310S在3.5 wt%NaCl溶液中的腐蚀磨损行为的影响

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果与讨论

4.4 小结

第五章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文