影響點蝕(shi)的因素有材料因素和環境因素,其中以合金元素的影響最為重要。


 鉻是提高鋼的耐蝕性的主要元素,鉻含量增至25%時,點蝕電位明顯增高,點蝕速率明顯下降。但在含氮雙相不銹鋼中,鉻含量增至30%時,耐點蝕能力反而下降,這是由于較多的氮溶于奧氏體,提高了奧氏體的點蝕抗力,致使鐵素體相優先溶解。提高鉻含量還會加速α→σ+y2的分解,增加脆化傾向,因此雙相不銹鋼中的鉻含量一般控制在25%以下。


 在強(qiang)氧(yang)化(hua)性(xing)(xing)酸和(he)一(yi)些還(huan)原性(xing)(xing)介質中(zhong),只靠鉻的鈍化(hua)作(zuo)用尚不足以維(wei)持其耐蝕性(xing)(xing),還(huan)需(xu)要(yao)添加抑制陽極(ji)溶解的元(yuan)素,如(ru)鎳(nie)、鉬(mu)、硅等,尤其是(shi)鉬(mu)。在中(zhong)性(xing)(xing)氯化(hua)物的溶液中(zhong),鉻與鉬(mu)的配合能顯著(zhu)提(ti)高鋼的耐點蝕性(xing)(xing)能。


 鉬顯著提高雙相不銹鋼的耐點蝕性能。鉬富集在靠近基體的鈍化膜中,提高了鈍化膜的穩定性,但鉬促進一些脆性相σ、X等的析出,尤其當鋼中的鉬含量在3.5%以上時,影響更為嚴重。在新一代超級(ji)雙相不銹鋼(gang)中含3%~4%Mo,但由于含有較高的氮及較好的相平衡,延緩了脆性相的析出。


 鎳(nie)在(zai)雙相(xiang)(xiang)不銹鋼中的主要(yao)作(zuo)用是控制(zhi)好組織(zhi),選(xuan)擇(ze)適當的鎳(nie)含(han)(han)量(liang)(liang),使α和γ相(xiang)(xiang)各占50%左右。鎳(nie)含(han)(han)量(liang)(liang)高于最佳(jia)值,y相(xiang)(xiang)含(han)(han)量(liang)(liang)大于50%,α相(xiang)(xiang)中顯(xian)著富(fu)鉻,易在(zai)700~950℃轉變成(cheng)。相(xiang)(xiang)等,鋼的塑韌性(xing)下(xia)降;如(ru)果鎳(nie)含(han)(han)量(liang)(liang)低(di)(di)于最佳(jia)值,α相(xiang)(xiang)含(han)(han)量(liang)(liang)高,也會得到低(di)(di)的韌性(xing),固態結晶時δ相(xiang)(xiang)立即形(xing)成(cheng),對鋼的焊接(jie)性(xing)不利(li)。


 氮(dan)在雙相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用日益受到(dao)重視,在新一代超級雙相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)都加入氮(dan)作(zuo)(zuo)(zuo)為(wei)合(he)金(jin)元素。許多學者都致力于(yu)研究氮(dan)的(de)作(zuo)(zuo)(zuo)用機(ji)制,并提出(chu)了(le)一些通過氮(dan)合(he)金(jin)化而改善耐點蝕性能的(de)機(ji)理,主(zhu)要有氨形(xing)成理論、表(biao)面富集理論等。


 氨形成理論認為,從不銹鋼中分解的氮消耗小孔或縫隙溶液中的H,形成NH+4,使初始小孔的pH升高,促進小孔再鈍化,并檢測到鈍化膜中存在NH+4或者NH3。也有學者認為,氮與鉬、鉻之間存在協同作用,如氮和鉬產生游離的NH和MoO2-4吸附在鈍化表面,NH+4的緩蝕有助于MoO2-4的穩定,并與靠近氧化物和金屬界面的鎳共同使雙相不銹鋼的鈍化膜保持均一性。


 表(biao)面(mian)富(fu)(fu)集理論(lun)認為,氮會在長時間的(de)鈍(dun)化(hua)期間內,于鈍(dun)化(hua)膜(mo)下大量富(fu)(fu)集,這種富(fu)(fu)集能(neng)阻(zu)止或者降低鈍(dun)化(hua)膜(mo)破損后基(ji)底層(ceng)的(de)溶解(jie)速率。這些富(fu)(fu)集的(de)氮能(neng)與鉬或鉻(ge)發(fa)生化(hua)學相互(hu)作用,防止表(biao)面(mian)形成高(gao)密度電流,避免發(fa)生點蝕(shi)。


 氮對雙相(xiang)不銹鋼(gang)耐點(dian)蝕(shi)的影(ying)響(xiang)與其影(ying)響(xiang)合金(jin)元素(su)在兩相(xiang)之間的分配(pei)有關,氮可使(shi)鉻(ge)、鉬元素(su)從(cong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)向(xiang)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)轉移,鋼(gang)中(zhong)的氮含量越高,兩相(xiang)中(zhong)合金(jin)元素(su)之差越小。同(tong)時氮在奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)中(zhong)的溶解度遠高于在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)中(zhong),上述(shu)原因(yin)使(shi)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)的點(dian)蝕(shi)電位提高,從(cong)而提高了(le)整體(ti)(ti)(ti)點(dian)蝕(shi)電位。


 錳對雙相(xiang)不銹(xiu)鋼(gang)的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)能不利,這是由于錳主要與硫(liu)結合,形成硫(liu)化錳,大多沿晶界(jie)分布,成為(wei)點(dian)蝕(shi)敏感點(dian)。


銅(tong)在雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中對點蝕的影響尚有爭議(yi)。在雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)鍛件中,銅(tong)加入(ru)量(liang)不(bu)超過2%,在鑄件中最高不(bu)超過3%,主要(yao)是從鋼(gang)的熱塑性和可焊(han)性方面來考慮的。


研究者研究了銅在Ferralium 255中的作用,認為銅與溶液中的Cl-反應形成的CuCl2沉積在鈍化膜表面MnS夾雜處,防止了點蝕的形成。


碳對雙相不銹鋼的(de)(de)(de)耐點蝕性(xing)能是(shi)有害(hai)的(de)(de)(de),但隨鋼中氮含量(liang)的(de)(de)(de)增加,碳的(de)(de)(de)不利(li)作用減弱。


 綜上(shang)所述(shu),在氯化物環境中影響(xiang)點蝕的(de)(de)主要(yao)合(he)(he)金(jin)元(yuan)素是鉻、鉬和氮(dan)。研(yan)究者(zhe)為便于描(miao)述(shu)合(he)(he)金(jin)元(yuan)素與耐點蝕性能之間的(de)(de)關(guan)系,建立了數學關(guan)系式,提出了點蝕抗力(li)當量(liang)值或(huo)稱耐點蝕指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其(qi)中最常用的(de)(de)關(guan)系式:


  PREN16=C+3.3Mo+16N  (9.12)


  PREN30=Cr+3.3Mo+30N  (9.13)


 常使用16作為氮的系數,還建立了引入其他元素的數學關系式。這些關系式給出了一個快捷的評定點蝕抗力的方法,但是它只考慮鉻、鉬、氮的作用,而沒有考慮組織的不均一性和析出相的影響。有決定性的鉻、鉬、氮等元素在兩相之間的分配并不平衡,這些元素的貧化區必然是抗點蝕的最弱區,易優先遭到腐蝕。因此,應分別計算每一相的PREN,鋼的實際點蝕抗力取決于PREN低的相。通過選擇合適的固溶溫度,使兩相獲得相當的PREN,會使鋼具有最佳的耐點蝕性能。高氮的雙相不銹鋼通過適宜的固溶溫度可以使兩相的PREN相當。例如,022Cr25Ni7Mo4N(SAF 2507)超級雙相不銹鋼經1075℃固溶處理可取得兩相都相近的PREN,如表9.44所示。氮主要集中于奧氏體相中,改善了它的點蝕抗力,同時也提高了整體鋼的耐點蝕性能。


表 44.jpg


金屬間化合物中以。相對鋼的點蝕性能影響最大,少量析出的。相即可惡化鋼的耐點蝕性能。非金屬夾雜物的組成及其分布對點蝕也有重大影響。關于鋼中硫化物夾雜影響的研究指出,FeS、MnS等一類簡單硫化物,在FeCl3溶液中只是


 自身的(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)溶(rong)解,溶(rong)解后反(fan)應即終止,對基(ji)體不會(hui)帶來影(ying)響。還有一類是以(yi)硫化(hua)物(wu)(wu)為外殼(ke)包圍著的(de)(de)(de)(de)氧化(hua)物(wu)(wu),或(huo)在氧化(hua)物(wu)(wu)中分布有極微(wei)小硫化(hua)物(wu)(wu)質點的(de)(de)(de)(de)復(fu)合夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)。這些氧化(hua)物(wu)(wu)主要是鋁(lv)、鈣、鎂的(de)(de)(de)(de)復(fu)合氧化(hua)物(wu)(wu),硫化(hua)物(wu)(wu)主要是(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復(fu)合夾(jia)雜(za)物(wu)(wu)在FeCl3溶(rong)液中浸(jin)泡很(hen)短時間就會(hui)在夾(jia)雜(za)和基(ji)體間產生極窄的(de)(de)(de)(de)縫隙(xi)或(huo)微(wei)小孔洞,繼(ji)之腐蝕從(cong)縫隙(xi)處開始向(xiang)基(ji)體金屬蔓延,形成稍(shao)大(da)的(de)(de)(de)(de)蝕坑(keng),并(bing)迅速擴大(da),在金屬表面留(liu)下大(da)小不等、肉眼可(ke)見的(de)(de)(de)(de)蝕坑(keng)。為提高鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)點蝕性能,宜用硅鈣取代鋁(lv)以(yi)及(ji)降低(di)鋼(gang)中硫、錳量都是有效辦法。


 另外,在評價不銹鋼耐點蝕性能時,常采用測定其在特定溶液體系(如含侵蝕性Cl-)中的臨界點蝕溫度(critical pitting temperature,CPT)的方法。