浙江至德鋼業有限公司為了研究1Cr17Mn6Ni5N奧氏體亞洲歐美色綜合一區二區在線:不銹鋼管的亞洲歐美色綜合一區二區在線: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。


 晶間腐蝕是亞洲歐美色綜合一區二區在線: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，亞洲歐美色綜合一區二區在線: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)作通過分析不(bu)(bu)同溫度下1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)碳化(hua)物(wu)析出和晶間腐蝕，研究了不(bu)(bu)同熱循環對(dui)其碳化(hua)物(wu)析出的(de)(de)影響規律，并對(dui)影響因素(su)進行(xing)了分析，以期為1Cr17Mn6Ni5N不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)管的(de)(de)應用提供(gong)借鑒。


一、試驗


 以(yi)熱(re)軋(ya)退(tui)火(huo)酸洗(xi)后的1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管為基(ji)材，其(qi)顯微結構為單相奧氏體組織，主要化學成分見(jian)表。將1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管分別加(jia)熱(re)至(zhi)450，650，850℃，保溫(wen)10分鐘，分別采用(yong)水(shui)冷和空冷方(fang)式冷卻到室溫(wen)。依據GB/T4334－2008《金(jin)屬(shu)和合金(jin)的腐(fu)蝕(shi)———不銹鋼晶間腐(fu)蝕(shi)試驗方(fang)法》(E方(fang)法急性試驗)，將其(qi)線切割成 100.0mm×20.0mm×4.5mm。用(yong)60，120號SiC金(jin)相砂紙(zhi)逐級打磨表面，并用(yong)無水(shui)乙醇清洗(xi)。


 將100g符合GB/T665的(de)(de)硫酸(suan)銅(tong)(tong)分(fen)析(xi)純溶于(yu)700mL蒸(zheng)餾(liu)水(shui)中;加入100mL符合GB/T625的(de)(de)純硫酸(suan)，用蒸(zheng)餾(liu)水(shui)稀釋(shi)至1000mL，配(pei)制成硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)(tong)溶液。在帶磨口的(de)(de)錐形瓶底鋪上一(yi)層純度(du)不小于(yu)99.5%(質量分(fen)數)的(de)(de)銅(tong)(tong)屑，放(fang)入試樣;倒入硫酸(suan)-硫酸(suan)銅(tong)(tong)溶液，使試樣處于(yu)全(quan)浸泡狀態，裝上回(hui)流冷(leng)凝器(qi)，接通冷(leng)卻水(shui)，將溶液加熱至微沸，保持16小時后(hou)取出(chu)。


 用(yong)蒸(zheng)餾水沖洗掉(diao)表面(mian)腐蝕(shi)(shi)介(jie)質并用(yong)毛刷和10%鹽(yan)酸清除腐蝕(shi)(shi)產物，用(yong)無水乙醇脫水并烘(hong)干，用(yong)電子天(tian)平稱重，計(ji)算(suan)其平均腐蝕(shi)(shi)速率(lv):


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(zhou)期，h


 采(cai)用(yong)ZWICKZ1200型萬能材(cai)料試驗機進行彎曲試驗，試樣(yang)彎曲角度為180°;用(yong)10倍放大鏡檢(jian)查彎頭處(chu)是否有因晶間腐蝕而(er)產生的裂紋，以確定1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼管晶間腐蝕的敏感性。


 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(zu)織


  圖為(wei)(wei)1Cr17Mn6Ni5N不(bu)銹鋼(gang)管(guan)不(bu)同加熱(re)溫度空冷、水冷后晶間腐蝕的(de)顯微組織。由圖可以看出(chu):試(shi)樣晶界析出(chu)物隨加熱(re)溫度的(de)上升而(er)增加，加熱(re)溫度為(wei)(wei)850℃時，晶界析出(chu)物最多(duo);水冷條件下(xia)試(shi)樣的(de)晶界析出(chu)物少于空冷試(shi)樣。


2. 晶(jing)間(jian)腐蝕速率


  圖(tu)為3種(zhong)加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)、2種(zhong)冷(leng)卻(que)方(fang)式時(shi)(shi)試(shi)樣的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率。由(you)(you)圖(tu)可(ke)以看出(chu): 2種(zhong)冷(leng)卻(que)方(fang)式試(shi)樣的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率變化趨勢相同，腐(fu)(fu)蝕(shi)速率隨著加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)上升而增(zeng)加，加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)為850℃時(shi)(shi)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率最大;空冷(leng)試(shi)樣的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率大于水冷(leng)試(shi)樣，加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)由(you)(you)650℃增(zeng)加到850℃時(shi)(shi)，試(shi)樣的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速率增(zeng)加幅(fu)度(du)明顯大于加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)由(you)(you)450℃到650℃時(shi)(shi)的(de)(de)幅(fu)度(du)。由(you)(you)此可(ke)知，1Cr17Mn6Ni5N不銹(xiu)鋼管的(de)(de)晶(jing)間(jian)腐(fu)(fu)蝕(shi)敏(min)感性隨加熱(re)(re)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)升高而增(zeng)加。


3. 析出物的物相


  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3種加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)空冷(leng)(leng)、水冷(leng)(leng)后(hou)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)晶間析出物(wu)峰(feng)值的(de)強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)。由圖可以看出:空冷(leng)(leng)試(shi)樣(yang)(yang)晶間析出物(wu)的(de)峰(feng)值強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)大(da)于(yu)水冷(leng)(leng)試(shi)樣(yang)(yang)，2種冷(leng)(leng)卻方式的(de)峰(feng)值強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)變化趨(qu)勢相同;峰(feng)值強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)隨著(zhu)(zhu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)上升而增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，850℃時峰(feng)值強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)最大(da);加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由650℃增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)850℃時，峰(feng)值強(qiang)(qiang)度(du)(du)(du)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)幅度(du)(du)(du)明顯(xian)大(da)于(yu)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)由450℃增(zeng)加(jia)(jia)(jia)到(dao)650℃時的(de)幅度(du)(du)(du)。由此可知，16Cr奧氏體不銹鋼的(de)晶間析出物(wu)在(zai)加(jia)(jia)(jia)熱(re)溫(wen)度(du)(du)(du)為850℃時顯(xian)著(zhu)(zhu)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，這與(yu)試(shi)樣(yang)(yang)晶間腐(fu)蝕速率的(de)變化趨(qu)勢相同。


  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(jia)熱溫(wen)度(du)、保(bao)溫(wen)時(shi)間及冷(leng)(leng)卻(que)方式主要通(tong)過影(ying)響碳(tan)(tan)原子(zi)的(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)而(er)(er)影(ying)響碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析出(chu)(chu)。室(shi)溫(wen)下(xia)碳(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體不銹鋼中(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)約(yue)為(wei)0.006%，600℃時(shi)溶(rong)(rong)解度(du)約(yue)為(wei)0.030%，1000℃時(shi)約(yue)為(wei)0.180%，隨(sui)著加(jia)熱溫(wen)度(du)的(de)(de)增加(jia)，碳(tan)(tan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)增加(jia)。在(zai)(zai)隨(sui)后的(de)(de)冷(leng)(leng)卻(que)過程中(zhong)，溶(rong)(rong)解在(zai)(zai)奧氏(shi)體中(zhong)的(de)(de)碳(tan)(tan)會(hui)隨(sui)著溫(wen)度(du)的(de)(de)降低而(er)(er)析出(chu)(chu)，在(zai)(zai)敏化(hua)溫(wen)度(du)區間停留時(shi)間越(yue)長，碳(tan)(tan)原子(zi)擴(kuo)散(san)(san)越(yue)充(chong)分，晶界處(chu)鉻便會(hui)與碳(tan)(tan)結合形成碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)。冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度(du)可以通(tong)過影(ying)響碳(tan)(tan)原子(zi)擴(kuo)散(san)(san)而(er)(er)影(ying)響晶界碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析出(chu)(chu)，冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度(du)越(yue)快，碳(tan)(tan)原子(zi)在(zai)(zai)敏化(hua)溫(wen)度(du)區間擴(kuo)散(san)(san)越(yue)不充(chong)分，晶間碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)析出(chu)(chu)就越(yue)少。因(yin)此(ci)，在(zai)(zai)1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管敏化(hua)溫(wen)度(du)(400～900℃)內(nei)，加(jia)熱溫(wen)度(du)越(yue)高、冷(leng)(leng)卻(que)速(su)度(du)越(yue)慢(man)，碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析出(chu)(chu)越(yue)多，水冷(leng)(leng)試樣的(de)(de)晶界析出(chu)(chu)碳(tan)(tan)化(hua)物(wu)遠少于(yu)空冷(leng)(leng)。


4. 晶間腐蝕的敏感性


1Cr17Mn6Ni5N不銹鋼管彎曲后雖然晶(jing)(jing)界存在(zai)黑色析出(chu)物(wu)，但表面均未(wei)產生晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)裂紋，因而對晶(jing)(jing)間(jian)腐蝕(shi)不敏感。



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。