影響點蝕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。


 在強氧化(hua)性酸和一些(xie)還原性介質(zhi)中,只靠鉻的(de)(de)鈍(dun)化(hua)作用尚不(bu)足(zu)以維持其(qi)耐蝕性,還需要(yao)添加抑制陽極溶(rong)解的(de)(de)元素(su),如鎳、鉬(mu)、硅等,尤其(qi)是鉬(mu)。在中性氯化(hua)物的(de)(de)溶(rong)液(ye)中,鉻與鉬(mu)的(de)(de)配合能(neng)顯著提高鋼(gang)的(de)(de)耐點蝕性能(neng)。


 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。在新一代超級雙(shuang)相不(bu)銹鋼中含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。


 鎳在(zai)雙相不銹鋼(gang)中的(de)(de)主要作用是(shi)控制好組(zu)織,選擇適當的(de)(de)鎳含量,使α和γ相各占50%左右。鎳含量高于(yu)最(zui)佳(jia)值(zhi),y相含量大(da)于(yu)50%,α相中顯著富(fu)鉻,易在(zai)700~950℃轉變成。相等,鋼(gang)的(de)(de)塑韌性下降;如果鎳含量低于(yu)最(zui)佳(jia)值(zhi),α相含量高,也會得到低的(de)(de)韌性,固態(tai)結晶時(shi)δ相立即形成,對(dui)鋼(gang)的(de)(de)焊接性不利。


 氮在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)的作(zuo)用日益受到重(zhong)視,在(zai)新一(yi)代超級雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)都加(jia)入氮作(zuo)為合金元素(su)。許多(duo)學者都致(zhi)力于研究氮的作(zuo)用機制(zhi),并提出了(le)一(yi)些通過(guo)氮合金化而改善(shan)耐點(dian)蝕(shi)性能的機理(li),主(zhu)要有(you)氨形成理(li)論(lun)、表面富集理(li)論(lun)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)集(ji)理(li)論認為,氮會(hui)在(zai)長(chang)時間(jian)的(de)鈍化(hua)(hua)期(qi)間(jian)內,于鈍化(hua)(hua)膜下大量富(fu)集(ji),這種富(fu)集(ji)能阻止或者降低鈍化(hua)(hua)膜破損后基底層的(de)溶解速率。這些富(fu)集(ji)的(de)氮能與鉬或鉻(ge)發(fa)生化(hua)(hua)學(xue)相互作用,防止表(biao)面(mian)形成(cheng)高密度電流,避免發(fa)生點蝕。


 氮對雙相不銹(xiu)鋼耐點(dian)蝕的(de)影響與其(qi)影響合(he)金元(yuan)素在(zai)(zai)兩(liang)相之(zhi)間的(de)分(fen)配有關,氮可使鉻、鉬(mu)元(yuan)素從鐵(tie)素體(ti)相向奧(ao)氏體(ti)中(zhong)轉移(yi),鋼中(zhong)的(de)氮含量(liang)越(yue)高,兩(liang)相中(zhong)合(he)金元(yuan)素之(zhi)差越(yue)小。同(tong)時氮在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)中(zhong)的(de)溶解(jie)度遠高于在(zai)(zai)鐵(tie)素體(ti)中(zhong),上述(shu)原因使奧(ao)氏體(ti)相的(de)點(dian)蝕電位提高,從而提高了整體(ti)點(dian)蝕電位。


 錳(meng)對(dui)雙(shuang)相不銹鋼的耐(nai)點(dian)(dian)(dian)蝕性(xing)能不利,這(zhe)是由于錳(meng)主要與硫結合,形(xing)成(cheng)硫化錳(meng),大多(duo)沿晶(jing)界分布,成(cheng)為點(dian)(dian)(dian)蝕敏感點(dian)(dian)(dian)。


銅(tong)在(zai)雙相不(bu)銹鋼中對點蝕的影響(xiang)尚有爭議。在(zai)雙相不(bu)銹鋼鍛件中,銅(tong)加入量不(bu)超(chao)(chao)過2%,在(zai)鑄件中最高(gao)不(bu)超(chao)(chao)過3%,主要是(shi)從鋼的熱(re)塑性和可(ke)焊性方面來考(kao)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。


碳對雙相不銹鋼的耐點蝕性能(neng)是有害(hai)的,但隨鋼中氮含量的增(zeng)加(jia),碳的不利作用減(jian)弱。


 綜上(shang)所述,在氯化物環境中(zhong)影(ying)響點蝕(shi)的(de)主要合(he)金元(yuan)(yuan)素是(shi)鉻、鉬和氮。研(yan)究(jiu)者為便于描述合(he)金元(yuan)(yuan)素與耐點蝕(shi)性能之間的(de)關系,建立了(le)數學關系式,提出了(le)點蝕(shi)抗力當量(liang)值或稱(cheng)耐點蝕(shi)指(zhi)數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中(zhong)最常用的(de)關系式:


  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)化(hua)(hua)學(xue)溶(rong)解(jie),溶(rong)解(jie)后反(fan)應即終止,對(dui)基體(ti)(ti)(ti)不會帶(dai)來影響。還(huan)有(you)一類是以(yi)硫化(hua)(hua)物(wu)為(wei)外殼包圍著的(de)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),或(huo)在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)中分(fen)布有(you)極微(wei)小硫化(hua)(hua)物(wu)質(zhi)點的(de)復(fu)合(he)(he)夾雜(za)物(wu)。這些(xie)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)主(zhu)要是鋁、鈣、鎂(mei)的(de)復(fu)合(he)(he)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),硫化(hua)(hua)物(wu)主(zhu)要是(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復(fu)合(he)(he)夾雜(za)物(wu)在(zai)FeCl3溶(rong)液(ye)中浸泡很短時間就會在(zai)夾雜(za)和基體(ti)(ti)(ti)間產(chan)生極窄的(de)縫隙或(huo)微(wei)小孔(kong)洞,繼(ji)之腐蝕(shi)(shi)(shi)從縫隙處開(kai)始向基體(ti)(ti)(ti)金屬蔓(man)延,形成(cheng)稍大的(de)蝕(shi)(shi)(shi)坑,并迅速擴大,在(zai)金屬表面留下大小不等、肉眼可見的(de)蝕(shi)(shi)(shi)坑。為(wei)提(ti)高鋼的(de)點蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能,宜用硅鈣取代鋁以(yi)及降(jiang)低鋼中硫、錳量(liang)都是有(you)效(xiao)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。