在雙相不銹鋼中添加合金元素后,各相比例也會發生變化,各相的合金成分隨之改變,因此合金元素對雙相不銹鋼局部腐蝕的影響比較復雜。
1. 鉬(mu)、鎳、氮元素的影響
水野(1970年)通過FeCl3溶液試驗,分析了Mo、Ni含量對含有25%Cr的Cr-Ni-Mo不銹鋼耐點腐蝕性的影響,結果如圖8.8所示,即不銹鋼的耐蝕范圍隨著Mo、Ni含量的增加而擴大。根據該試驗結果,鎳的防蝕效果很明顯,但被用于試驗的不銹鋼應含有0.1%以上的氮,另外還含有從鐵素體單相到奧氏體鐵素體雙相范圍內的成分,因此并不單純是受鎳元素影響的結果,還可能受各相中Cr、Mo、N元素組成的影響。關于各相中Cr、Mo、N的不同組成對耐蝕性的影響這一點,已在這之后的研究中得到證實。

氮(dan)可以(yi)改善耐點(dian)(dian)腐蝕性這一點(dian)(dian),已經(jing)在奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼中得到證實(shi),Streicherl 認為氮(dan)的耐點(dian)(dian)腐蝕性效果是奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)穩(wen)定化的原因。此后的研究證實(shi)了氮(dan)能提高奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)鐵素(su)體(ti)(雙相(xiang))不(bu)銹鋼的耐點(dian)(dian)腐蝕性,并且明(ming)確了氮(dan)與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)的穩(wen)定度(du)沒(mei)有直接(jie)關系。
但(dan)是(shi),岡田等(1972年)證實了在(zai)(zai)鐵素體(ti)(α)單相(xiang)(xiang)(xiang)25Cr-3Mo鋼(gang)中添加鎳后,奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現,從(cong)而變成(cheng)a+γ的雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang),這樣耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)能力就會降(jiang)低,但(dan)繼續增加鎳的含(han)量后,其耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)重新(xin)得(de)到改善。然后再(zai)通過熱(re)處(chu)理后,γ相(xiang)(xiang)(xiang)從(cong)α相(xiang)(xiang)(xiang)中析(xi)出(chu),耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)仍舊降(jiang)低,這是(shi)因為γ相(xiang)(xiang)(xiang)中的Cr、Mo含(han)量減少的緣故。該(gai)研究結果表明,在(zai)(zai)不(bu)含(han)氮(dan)元素的情況下,雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)比單相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的耐點(dian)腐(fu)蝕(shi)性(xing)差(cha)。
小若等(1975年)分析了Ti、Nb、Sn、V、W、Ni、Mo、Cu等添加元素對25Cr-6Ni-N系雙相不銹鋼耐蝕性的影響。作為海水中縫隙腐蝕的加速試驗,他們在80℃(通風狀態)下的3%NaCl+0.05mol/dm3 Na2SO4 溶液中添加活性炭,然后把由25Cr-6Ni-3Mo-0.4Cu-0.5W-N構成的不銹鋼浸泡在該溶液中,結果沒有發生縫隙腐蝕。
此外,小(xiao)林等(deng)(1980年)針對(dui)22~25 Cr-4~8.5 Ni-1.5 Cu-0.8 Cu構(gou)成的(de)雙相鋼(gang),分析(xi)了(le)C(0.001%~0.05%)、N(0.01%~0.2%)及(ji)Ti、REM(Rare Earth Metal)、B等(deng)元(yuan)素(su)對(dui)經(jing)過(guo)退火或(huo)高(gao)溫加(jia)熱后的(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)的(de)影響(xiang),發現碳不影響(xiang)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing),氮使(shi)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)升高(gao)(如(ru)圖8.9所示)。而(er)且該圖顯示在(zai)含(han)有4%的(de)鎳(nie)時,即使(shi)不特(te)地添(tian)(tian)加(jia)氮元(yuan)素(su)也具(ju)有良好的(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing),這是(shi)因(yin)為是(shi)鐵素(su)體(ti)單相的(de)緣(yuan)故(gu)。另外,越(yue)是(shi)鎳(nie)含(han)量多的(de)鋼(gang)材,氮含(han)量為0.02%~0.06%時的(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)電(dian)位(wei)越(yue)低,這是(shi)鎳(nie)含(han)量引起(qi)相比(bi)例發生變化的(de)結果(guo)。小(xiao)林等(deng)人進一步得(de)出,在(zai)含(han)氮鋼(gang)中添(tian)(tian)加(jia)0.1%以上的(de)鈦后,高(gao)溫加(jia)熱鋼(gang)材的(de)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)能力提高(gao),REM沒有產(chan)生影響(xiang);另外添(tian)(tian)加(jia)0.01%左右的(de)硼后,可以通(tong)過(guo)抑制α相的(de)析(xi)出來提高(gao)耐(nai)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)。

金子(zi)等(deng)人(ren)(1985年)研究了Ni(0.7%~17%)和N(0.03%~0.2%)對23 Cr-2 Mo鋼(gang)在50℃、3.5%NaCl中的(de)(de)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)、縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)及再鈍(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)所造成的(de)(de)影響(xiang),得出的(de)(de)結論認為(wei):在氮含(han)(han)量低(di)(di)(0.03%以下)的(de)(de)情(qing)況下,點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)隨著鎳含(han)(han)量發生變(bian)化,在變(bian)為(wei)雙相鋼(gang)時(shi),點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)最低(di)(di),這一(yi)結果與前述岡田等(deng)人(ren)的(de)(de)結果一(yi)致。此(ci)外,金子(zi)等(deng)人(ren)還證(zheng)(zheng)明,氮的(de)(de)添加(jia)使(shi)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)升高(gao),經過高(gao)溫(wen)加(jia)熱處(chu)理后的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)下降,鎳含(han)(han)量較低(di)(di)的(de)(de)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)變(bian)化更明顯。而(er)且還證(zheng)(zheng)實了縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)、點(dian)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)及縫(feng)隙再鈍(dun)化電(dian)(dian)(dian)位(wei)(wei)(wei)受Ni、N含(han)(han)量的(de)(de)影響(xiang)不(bu)大。
三浦等人(ren)(1986年)通過6%FeCl3 水溶液中(zhong)的(de)臨(lin)界(jie)點腐蝕溫度(du)(du)(du),評價了鎳(nie)及(ji)氮(dan)含(han)量(liang)發(fa)生改變的(de)22 Cr-3 Mo鋼的(de)母材(cai)和(he)焊接金(jin)屬(shu)的(de)耐點腐蝕性,結果顯示氮(dan)元素使臨(lin)界(jie)點腐蝕溫度(du)(du)(du)上升;鎳(nie)含(han)量(liang)增加后(hou),母材(cai)的(de)臨(lin)界(jie)點腐蝕溫度(du)(du)(du)降(jiang)低(di),而焊接材(cai)料的(de)臨(lin)界(jie)點腐蝕溫度(du)(du)(du)升高,在鎳(nie)含(han)量(liang)達(da)到6%以上時,此溫度(du)(du)(du)大致保持在一定水平。特別是在焊接金(jin)屬(shu)方面,Ni、N含(han)量(liang)減少后(hou),冷卻過程中(zhong)γ的(de)析(xi)出得(de)到抑制(zhi),碳或(huo)氮(dan)不能在γ中(zhong)完(wan)全(quan)固溶,導致析(xi)出物的(de)生成(cheng)顯著,因此耐點腐蝕能力降(jiang)低(di)。
另外(wai),岡山等(1987年(nian))分析了合(he)金(jin)元素對在25℃、12%NaCl溶(rong)液中得出的(de)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(12種)脫鈍(dun)化(hua)pH(pH4)值(zhi)的(de)影(ying)響(xiang),并把這(zhe)一結果用下式(shi)表(biao)示出來,其中合(he)金(jin)元素表(biao)示為(wei)mass%.該式(shi)沒(mei)有(you)表(biao)明(ming)鉻(ge)和氮的(de)影(ying)響(xiang)。
pHd=-3.28 log Ni-0.13Mo-10.4P+2.95
2. 氮添加(jia)鋼(gang)中相比例的影響
在研(yan)究相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例對(dui)雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)耐(nai)(nai)點腐蝕性(xing)的影響時(shi),通過(guo)改變對(dui)耐(nai)(nai)點腐蝕性(xing)影響小的氮(dan)含(han)量(liang),或(huo)改變加(jia)熱溫度來改變相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例。正如前(qian)面所講(jiang)到的岡田等人的研(yan)究結果,在沒有(you)特別添(tian)加(jia)氮(dan)的雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中,γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)從α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出后(hou),γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中所含(han)的Cr、Mo量(liang)比α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)少(shao),所以耐(nai)(nai)點腐蝕能力(li)下降,但(dan)在添(tian)加(jia)了(le)氮(dan)元素的雙相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)中,當相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比例達(da)到某一(yi)程度時(shi),耐(nai)(nai)點腐蝕性(xing)升至最高。
長田等(1981年)(1984年)在以23Cr-1.5Mo及25Cr-1.5~3.5Mo為主(zhu)要(yao)成(cheng)分的(de)不銹鋼(gang)中添加了0.1%N,然(ran)后通過改變(bian)其(qi)中的(de)鎳含(han)量(liang)來(lai)改變(bian)相(xiang)比例(li),使其(qi)構成(cheng)各種雙相(xiang)鋼(gang),然(ran)后對(dui)這些(xie)雙相(xiang)鋼(gang)進行了點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)電位(wei)測定(ding)和(he)(he)氯化(hua)(hua)鐵浸泡試(shi)驗。該(gai)試(shi)驗結果(guo)如圖8.10所(suo)示,即使Cr、Mo含(han)量(liang)相(xiang)同,當γ量(liang)達(da)到(dao)一定(ding)范圍(30%~40%)時,耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)能力達(da)到(dao)最高(gao)水平。另外,酒井等人(ren)(1983年)對(dui)由(you)鎳含(han)量(liang)發生改變(bian)的(de)25Cr和(he)(he)22Cr-3Mo-0.15N-xNi組(zu)成(cheng)的(de)雙相(xiang)不銹鋼(gang),進行了氯化(hua)(hua)鐵浸泡試(shi)驗來(lai)測定(ding)其(qi)耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing),結果(guo)顯(xian)示γ量(liang)在50%左右時,耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)最好。另一方面(mian),藤原(yuan)等(1987年)把SUS329J3L 和(he)(he)相(xiang)當于(yu)329J4L的(de)鋼(gang)材進行高(gao)溫處(chu)理(li),以改變(bian)相(xiang)比例(li),然(ran)后通過氯化(hua)(hua)鐵浸泡試(shi)驗來(lai)檢測耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)。該(gai)試(shi)驗結果(guo)同樣顯(xian)示在γ相(xiang)達(da)到(dao)某一比例(li)時,耐(nai)點(dian)(dian)腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)為最高(gao)。

如上所述,相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)(da)到某(mou)一程度時,耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性達(da)(da)到最高水平(ping)。根本等人(1987年)證實(shi)了(le),這(zhe)一相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)的(de)(de)(de)(de)(de)出(chu)(chu)現(xian)(xian)是(shi)由改善耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)Cr、Mo、N在(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)構成不(bu)(bu)(bu)(bu)同而引起的(de)(de)(de)(de)(de)。圖8.11模(mo)式化地(di)表明了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)對(dui)(dui)雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)影響,其中(zhong)豎軸表示根據(ju)Cr、Mo、N在(zai)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)含量(liang)所得出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性指(zhi)數,而Cr、Mo、N均(jun)為能顯著提高耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性的(de)(de)(de)(de)(de)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)。當鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)指(zhi)數為a時,添(tian)加對(dui)(dui)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性影響較小的(de)(de)(de)(de)(de)鎳元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)使之成為由雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)構成,這(zhe)樣鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)Cr、Mo就固溶在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因(yin)此該相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性升高;而在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)方面,雖然Cr、Mo含量(liang)有(you)(you)所減少,但(dan)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)氮固溶在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong),因(yin)此仍然表現(xian)(xian)出(chu)(chu)良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)能力(li)。當相(xiang)(xiang)(xiang)比例(li)達(da)(da)到沒(mei)有(you)(you)析出(chu)(chu)物(wu)質(zhi)、兩相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)性一致(圖中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)箭(jian)頭位置)時,這(zhe)種雙(shuang)相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼呈現(xian)(xian)出(chu)(chu)最強的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)能力(li)。可以根據(ju)這(zhe)類圖斷定(ding),在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼或鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)分別(bie)有(you)(you)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)或奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)析出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下(xia),不(bu)(bu)(bu)(bu)管哪一相(xiang)(xiang)(xiang)都容易(yi)發生(sheng)點(dian)(dian)(dian)腐蝕(shi)(shi)(shi)。

