浙江至德鋼業有限公司為了研究1Cr17Mn6Ni5N奧氏體久久99國產精品久久99果凍傳媒:不銹鋼管的久久99國產精品久久99果凍傳媒:晶間腐蝕行為，通過光學顯微鏡(OM)、X射線衍射儀(XＲD)和晶間腐蝕試驗研究了其在不同敏化溫度和冷卻方式下，晶間碳化物的析出和耐晶間腐蝕性能的變化。結果表明:1Cr17Mn6Ni5N奧氏體不銹鋼管在敏化溫度區間內加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度的上升而增加，加熱溫度為850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3;在敏化溫度區間內相同加熱溫度時，水冷可顯著減少其晶界碳化物的析出;1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。
晶間腐蝕是久久99國產精品久久99果凍傳媒:奧氏體不銹鋼應用中常見的一種局部腐蝕，產生的根本原因是熱處理、焊接或其他受熱過程中的熱循環使其晶界析出碳化物，晶界附近的鉻含量減小至小于12%而形成了“貧鉻區”，腐蝕介質的作用貧鉻區便產生晶間腐蝕。常用的202，久久99國產精品久久99果凍傳媒:304不銹鋼一般在650℃左右對晶間腐蝕最為敏感，且主要晶間析出物為Cr23C6。然而，由于各種不銹鋼化學成分的差異，其晶間腐蝕敏化溫度和晶間碳化物的析出會發生變化，因而呈現出的最敏感溫度范圍也不同。
本工(gong)作通過分析(xi)不(bu)(bu)同溫度下1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)管的(de)碳(tan)化物析(xi)出和晶間(jian)腐蝕，研究了不(bu)(bu)同熱循環(huan)對(dui)其碳(tan)化物析(xi)出的(de)影(ying)響(xiang)規律，并對(dui)影(ying)響(xiang)因(yin)素進行了分析(xi)，以期(qi)為(wei)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)管的(de)應用提供借鑒(jian)。
一(yi)、試(shi)驗
以熱軋(ya)退火酸洗后的(de)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管為基材，其(qi)顯微結構為單相奧(ao)氏體(ti)組(zu)織，主要化(hua)學成(cheng)分(fen)見表。將(jiang)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管分(fen)別加(jia)熱至450，650，850℃，保溫10分(fen)鐘(zhong)，分(fen)別采用水(shui)冷(leng)和空冷(leng)方式冷(leng)卻到(dao)室(shi)溫。依據GB/T4334－2008《金(jin)屬和合金(jin)的(de)腐蝕———不(bu)銹(xiu)鋼(gang)晶間腐蝕試驗方法(fa)》(E方法(fa)急性試驗)，將(jiang)其(qi)線(xian)切割成(cheng) 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60，120號(hao)SiC金(jin)相砂紙逐級打磨表面(mian)，并用無水(shui)乙(yi)醇(chun)清洗。
將(jiang)100g符合GB/T665的(de)硫(liu)酸(suan)銅(tong)(tong)分析純(chun)溶(rong)于(yu)700mL蒸餾水(shui)中;加入(ru)100mL符合GB/T625的(de)純(chun)硫(liu)酸(suan)，用蒸餾水(shui)稀釋至1000mL，配(pei)制成硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅(tong)(tong)溶(rong)液(ye)。在帶磨口的(de)錐形瓶底鋪上一(yi)層(ceng)純(chun)度(du)不(bu)小于(yu)99.5%(質量分數)的(de)銅(tong)(tong)屑，放入(ru)試樣;倒入(ru)硫(liu)酸(suan)-硫(liu)酸(suan)銅(tong)(tong)溶(rong)液(ye)，使試樣處于(yu)全浸泡(pao)狀(zhuang)態，裝上回流冷凝器(qi)，接通冷卻水(shui)，將(jiang)溶(rong)液(ye)加熱至微沸，保持16小時后取出(chu)。
用(yong)(yong)蒸餾水(shui)(shui)沖洗掉表面腐蝕介質并用(yong)(yong)毛刷和10%鹽酸清除腐蝕產物(wu)，用(yong)(yong)無(wu)水(shui)(shui)乙(yi)醇脫水(shui)(shui)并烘干，用(yong)(yong)電子天平稱重，計算其平均腐蝕速(su)率:
v = m1-m2A·t
式中 v———平均腐蝕速率，g/(mm2·h)
m1，m2———試樣腐蝕前后的質量，g
A———試樣工作表面積，mm2
t———試驗周期，h
采(cai)用ZWICKZ1200型萬能材料試(shi)驗機(ji)進(jin)行彎(wan)曲(qu)試(shi)驗，試(shi)樣彎(wan)曲(qu)角度為180°;用10倍(bei)放大鏡(jing)檢(jian)查(cha)彎(wan)頭(tou)處是否有因(yin)晶間(jian)腐(fu)蝕而產生的裂紋，以確定1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼(gang)管晶間(jian)腐(fu)蝕的敏感性。
晶間腐蝕后截取金相試樣，用200mL HCl+5g FeCl3+100mL H2O 溶液浸蝕后，采用Leica金相顯微鏡觀察其顯微組織。以晶間腐蝕后的試樣為陽極，鉑電極為陰極，在35%(質量分數)HClO4的酒精溶液中電解30分鐘，收集、過濾容器底部的沉積物，通過TD-3700X射線衍射儀分析其析出物的物相。
二、結果與討(tao)論
1. 顯微(wei)組織
圖為1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼管(guan)不(bu)同加(jia)熱(re)溫(wen)度空冷(leng)(leng)、水(shui)冷(leng)(leng)后晶(jing)間腐蝕(shi)的(de)(de)顯微組織。由圖可(ke)以(yi)看出(chu):試樣晶(jing)界(jie)析出(chu)物隨加(jia)熱(re)溫(wen)度的(de)(de)上升而(er)增加(jia)，加(jia)熱(re)溫(wen)度為850℃時(shi)，晶(jing)界(jie)析出(chu)物最多;水(shui)冷(leng)(leng)條件下試樣的(de)(de)晶(jing)界(jie)析出(chu)物少于空冷(leng)(leng)試樣。
2. 晶間(jian)腐(fu)蝕速率
圖為3種加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)、2種冷卻方式(shi)時試(shi)(shi)樣的(de)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率。由(you)(you)圖可(ke)(ke)以看(kan)出: 2種冷卻方式(shi)試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率變化趨勢相同，腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率隨著加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)上(shang)升而增(zeng)加，加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)為850℃時腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率最大(da);空冷試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率大(da)于水冷試(shi)(shi)樣，加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由(you)(you)650℃增(zeng)加到850℃時，試(shi)(shi)樣的(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速(su)(su)率增(zeng)加幅(fu)度(du)(du)(du)明(ming)顯(xian)大(da)于加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由(you)(you)450℃到650℃時的(de)幅(fu)度(du)(du)(du)。由(you)(you)此(ci)可(ke)(ke)知(zhi)，1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管(guan)的(de)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)敏感(gan)性隨加熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)升高而增(zeng)加。
3. 析出物(wu)的物(wu)相
圖為3種加熱溫度空冷、水冷后試樣的晶間析出物的XRD分析結果。由圖可以看出，試樣晶間析出物主要為Cr23C6和Cr7C3。
圖為(wei)3種加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)空冷(leng)、水冷(leng)后試樣(yang)的(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)析出(chu)物峰(feng)(feng)值的(de)(de)強(qiang)度(du)(du)。由圖可(ke)(ke)以看出(chu):空冷(leng)試樣(yang)晶(jing)(jing)間(jian)析出(chu)物的(de)(de)峰(feng)(feng)值強(qiang)度(du)(du)大于水冷(leng)試樣(yang)，2種冷(leng)卻方式的(de)(de)峰(feng)(feng)值強(qiang)度(du)(du)變化趨勢相同(tong);峰(feng)(feng)值強(qiang)度(du)(du)隨(sui)著加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)上(shang)升而增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)，850℃時峰(feng)(feng)值強(qiang)度(du)(du)最(zui)大;加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)由650℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到850℃時，峰(feng)(feng)值強(qiang)度(du)(du)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)幅度(du)(du)明顯(xian)大于加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)由450℃增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到650℃時的(de)(de)幅度(du)(du)。由此可(ke)(ke)知，16Cr奧氏體不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)晶(jing)(jing)間(jian)析出(chu)物在加(jia)(jia)(jia)(jia)熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)(du)為(wei)850℃時顯(xian)著增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)，這與試樣(yang)晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕速率的(de)(de)變化趨勢相同(tong)。
通常，鋼中含碳量降至0.03%以下即可滿足抗晶間腐蝕性能的要求，鋼中加入鈦，鈮等元素能形成穩定碳化物(TiC或NbC)，也可防止其晶間腐蝕。鋼中含有的某些合金元素也會促進碳化物的析出，如硅元素，即使在鋼中碳含量很低的情況下，它的偏析也會促使碳化物在較短的時間內析出，從而造成晶間腐蝕。因為1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中碳含量為0.068%，硅含量為0.450%，且不含鈦和鈮等強碳化物形成元素，故在加熱保溫過程中出現了碳化物的析出。在不含鈦，鈮等強碳化物形成元素的奧氏體不銹鋼中Cr23C6為主要碳化物，而在1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管中則因碳含量較高而出現了Cr7C3。
加熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)、保溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)時(shi)(shi)間(jian)(jian)及冷(leng)卻方式(shi)主要通過影(ying)響碳(tan)(tan)(tan)(tan)原(yuan)子的(de)(de)擴(kuo)散而影(ying)響碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)。室溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)下(xia)碳(tan)(tan)(tan)(tan)在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不銹鋼中的(de)(de)溶解度(du)(du)(du)約(yue)為0.006%，600℃時(shi)(shi)溶解度(du)(du)(du)約(yue)為0.030%，1000℃時(shi)(shi)約(yue)為0.180%，隨(sui)著(zhu)加熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)增加，碳(tan)(tan)(tan)(tan)在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)溶解度(du)(du)(du)增加。在隨(sui)后(hou)的(de)(de)冷(leng)卻過程中，溶解在奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)中的(de)(de)碳(tan)(tan)(tan)(tan)會隨(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)降低而析(xi)出(chu)，在敏化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區間(jian)(jian)停留時(shi)(shi)間(jian)(jian)越(yue)(yue)(yue)長，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原(yuan)子擴(kuo)散越(yue)(yue)(yue)充分，晶(jing)(jing)界處鉻便會與(yu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)結合形成碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)。冷(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)可(ke)以(yi)通過影(ying)響碳(tan)(tan)(tan)(tan)原(yuan)子擴(kuo)散而影(ying)響晶(jing)(jing)界碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)，冷(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)快，碳(tan)(tan)(tan)(tan)原(yuan)子在敏化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)區間(jian)(jian)擴(kuo)散越(yue)(yue)(yue)不充分，晶(jing)(jing)間(jian)(jian)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)析(xi)出(chu)就(jiu)越(yue)(yue)(yue)少。因此，在1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管敏化(hua)溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(400～900℃)內，加熱溫(wen)(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)高、冷(leng)卻速(su)度(du)(du)(du)越(yue)(yue)(yue)慢，碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)越(yue)(yue)(yue)多，水(shui)冷(leng)試(shi)樣的(de)(de)晶(jing)(jing)界析(xi)出(chu)碳(tan)(tan)(tan)(tan)化(hua)物(wu)遠(yuan)少于空冷(leng)。
4. 晶間腐蝕的敏感性(xing)
1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管彎曲后雖然(ran)晶(jing)界存在黑色析出物(wu)，但表面均未(wei)產生晶(jing)間腐蝕裂紋，因而對晶(jing)間腐蝕不敏感(gan)。
三、結論
1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管在敏化溫度區間加熱時，晶界碳化物隨加熱溫度上升而增加，加熱溫度850℃左右時晶界析出碳化物最多，主要為Cr23C6和Cr7C3。在敏化溫度區間加熱至相同溫度時，水冷可顯著減少晶界碳化物析出。1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管對晶間腐蝕不敏感。
