2304双相不锈钢等离子体弧焊焊缝耐点蚀性能研究

摘要

双相不锈钢作为耐蚀合金家族重要发展方向，近年来备受学术界和工业界的关注。双相不锈钢微观组织上由铁素体（α)与奥氏体（γ）两相构成，并结合了铁素体和奥氏体两种不锈钢的优点。它的优良性能取决于其微观组织，铁素体与奥氏体两相比例接近1∶1，且无有害二次析出相析出。然而焊接过程破坏了双相不锈钢的微观组织，恶化了双相不锈钢性能尤其是其优良的卤素离子环境下局部腐蚀抗力。作为双相不锈钢的主要失效形式，点蚀取决于双相不锈钢弱相的点蚀等效因子(PREN值)。焊接过程复杂的形变过程使得其点蚀行为变得尤为复杂。焊缝的点蚀性能一方面取决材料，另一方面取决焊接工艺参数。等离子弧焊接是不锈钢自动焊接的常用方法，对双相不锈钢的组织和性能尤其是腐蚀性能造成显著的影响。
　　本文采用了临界点蚀温度测量方法和标准溶液浸泡法，对2304双相不锈钢等离子体弧焊焊缝的组织演变及耐蚀性能进行了系统的研究。主要研究其焊缝点蚀的规律及机制、合金成分对于系列合金组织结构演变及其耐局部腐蚀能力的影响。揭示了复杂焊缝组织中最弱区域为高温热影响区的铁素体相，并阐明了点蚀性能下降本质原因是焊接非平衡过程中扩散不充分导致高温热影响区的铁素体相中铬与钼含量较母材低。针对点蚀抗力下降明显的焊缝进行短时焊后热处理以改善其微观组织提高其点蚀抗力，研究了焊后热处理制度对双相不锈钢焊缝组织的影响及其腐蚀规律，最终确定了最优化的焊后热处理制度。针对双相不锈钢普遍存在的有害析出物氮化铬(Cr2N)，本论文利用扫描电子显微镜(SEM)与透射电子显微镜(TEM)相结合研究了焊缝中Cr2N的析出规律与焊后热处理对Cr2N的影响，指明了Cr2N的析出形态，并阐明了亚稳态点蚀可能萌生于Cr2N周边贫铬区。这系列工作对于双相不锈钢的开发和应用具有很好的价值和意义。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 双相不锈钢的发展及特点

1．2 双相不锈钢的研究与应用

1．3 双相不锈钢的组织

1．4 2304双相不锈钢的研究和应用

1．5 焊接对不锈钢使用性能的影响

1．5．1 双相不锈钢的焊接特点

1．5．2 双相不锈钢的焊接工艺

1．5．3 焊接工艺对双相不锈钢的影响

1．5．4 焊后热处理的工艺及作用

1．6 双相不锈钢焊缝局部腐蚀的研究进展

1．7 本文的研究目的与研究内容

第二章 试样制备及实验方法

2．1 实验材料

2．2 焊接工艺和热处理工艺

2．3 实验方法

2．3．1 化学浸泡法

2．3．2 恒电位临界点蚀温度测试

2．4 结构成分表征方法

2．4．1 微观组织表征

2．4．2 形貌表征与成分分析

第三章 等离子体弧焊对2304双相不锈钢组织演变和腐蚀行为影响

3．1 焊接前后微观组织的演变

3．1．1 2304母材和2304等离子体弧焊焊缝的组织演变

3．1．2 2205母材和2205-2304等离子体弧焊焊缝的组织演变

3．2 耐点蚀性能

3．2．1 溶液浸泡测失重率研究宏观焊缝腐蚀

3．2．2 恒电位临界点蚀温度测试

3．3 稳态点蚀与局部化学组成的关系

3．4 铬的氮化物沉淀

3．5 小结

第四章 焊后热处理对双相不锈钢组织演变及腐蚀行为影响

4．1 焊后热处理微观组织演变及腐蚀规律

4．2 焊接过程氮化物析出

4．3 小结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

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