节镍型双相不锈钢LDX2101局部腐蚀行为及热处理影响研究

摘要

双相不锈钢(DSS)由铁素体相和奥氏体相组成,因其具有优异的力学性能和耐蚀性能已广泛应用于海洋、石油化工等行业。一般而言,双相不锈钢具有极佳的耐蚀性能,但在特定的环境下也会发生局部腐蚀。与单相不锈钢不同,合金元素在两相中的分配行为、热处理和焊接热循环作用下二次相(碳化物、氮化物、σ相等)的析出导致双相不锈钢的局部腐蚀更为复杂。经济节镍型双相不锈钢是目前双相钢的重要发展趋势之一,它的主要特点是含氮、低镍、低钼,为了加快这种高性价比钢种的推广与应用,其腐蚀问题的研究意义重大。
　　本文通过拉伸、硬度、电化学、慢应变应力腐蚀实验(SSRT)研究经济节镍型双相钢LDX2101力学性能、局部腐蚀性能情况以及热处理制度(高温固溶、鼻尖温度时效时间)的影响;采用光学显微镜(OPM)、扫描电镜结合能谱仪(SEM+EDS)、X射线衍射仪(XRD)方法研究了相应热处理制度下LDX2101微观结构演变情况,探究组织与其力学性能、局部腐蚀性能指标之间的关系;通过与SAF2205双相钢(Ni、Mo含量较高)的比较,研究元素含量变化对LDX2101组织及性能的影响。研究结果表明:
　　与SAF2205相比,LDX2101在节镍和钼的情况下仍具有良好的力学性能,常温下在3.5％NaCl溶液中具有较低的应力腐蚀敏感性,但其耐点蚀性能有所下降。
　　在950～1100℃温度范围内,LDX2101固溶处理后未发现析出相,具有较好的组织稳定性。与SAF2205一样,随固溶温度的提高,LDX2101的拉伸性能及硬度变化不大。在5×10-6S-1应变速率下,固溶温度对LDX2101抗应力腐蚀性能影响不大,而耐点蚀性能随固溶温度变化明显;SAF2205经950℃固溶处理后少量σ相的析出使其耐点蚀性能及应力腐蚀性能有所下降,而其他温度变化不明显。综合分析,与SAF2205一样,LDX2101经1050℃固溶处理后具有优良的力学性能及耐蚀性能。
　　与SAF2205于鼻尖温度850℃时效不同时间(0.5h、1h、2h、4h、8h、24h)相比,受元素含量变化的影响,LDX2101于鼻尖温度700℃时效相同时间后只发现少量Cr2N相析出,随时效时间的延长析出量增加较为缓慢,且其显微硬度同样增加缓慢。与SAF2205一样,LDX2101随时效时间的延长耐点蚀性能不断下降。但与SAF2205相比,LDX2101抗应力腐蚀性能随时效时间的延长变化较为复杂,当时效时间为4h时,抗应力腐蚀性能较差,时效处理后的应力腐蚀断口上均未见大量腐蚀产物及二次裂纹。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 双相不锈钢的概述

1.3 双相不锈钢常见的局部腐蚀问题

1.4 经济节镍型双相钢LDX2101研究现状

1.5 本课题研究目的及意义

1.6 本课题研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验材料与试剂

2.2 材料热处理

2.3 微观组织表征

2.4 力学性能测试

2.5 电化学测试

2.6 应力腐蚀试验

第3章 LDX2101双相钢力学性能及固溶处理的影响

3.1 引言

3.2 LDX2101双相钢力学性能研究

3.3 固溶处理对LDX2101双相钢组织的影响

3.4 固溶处理对LDX2101双相钢力学性能的影响

3.5 小结

第4章 LDX2101双相钢局部腐蚀性能及固溶处理的影响

4.1 引言

4.2 LDX2101双相钢耐蚀性能研究

4.3 固溶处理对LDX2101双相钢点蚀性能的影响

4.4 固溶处理对LDX2101双相钢应力腐蚀性能的影响

4.5 小结

第5章 时效处理对LDX2101双相钢组织及硬度的影响

5.1 引言

5.2 时效处理对LDX2101双相钢组织的影响

5.3 时效处理对LDX2101硬度的影响

5.4 小结

第6章 时效处理对LDX2101双相钢局部腐蚀性能的影响

6.1 引言

6.2 时效处理对LDX2101双相钢点蚀性能的影响

6.3 时效处理对LDX2101双相钢应力腐蚀性能的影响

6.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文

致谢