眾所周知,異相共存是容易形成微電池并加速腐蝕的,雙相不銹鋼也不例外。但存在許多影響因素,并非在所有情況和介質條件下均會發生。雙相(xiang)不銹鋼因含有較高的鉻和一定量的鎳、鉬、銅等元素,在一定溫度下,鋼中固溶的元素在兩相間的分布將達到相應的平衡,而且還與相比例等有關。雙相不銹鋼的耐蝕性,主要取決于鈍化元素的含量及其在兩相中的分配。如果兩相在一定條件的介質中均產生鈍化,便可避免發生相選擇性腐蝕。一般來說,雙相不銹鋼的耐腐蝕性能,大體同含鉻、鉬量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體型不銹鋼接近,并受相比例所左右;其耐晶(jing)間腐蝕性能優于上述單相組織的不銹鋼,具有更好的抗敏化性能;抗應力腐蝕性能,在低應力條件下比普通18-8類奧氏體不銹鋼優良。這是雙相不銹鋼受到重視和廣泛應用的重要原因。某些雙相不銹鋼具有良好的耐點腐蝕等性能,這是因為含有高的鉻、鉬等元素之故,而非來源于雙相組織的因素。但雙相不銹鋼所具有的良好抗應力腐蝕和抗敏化性能,則直接同雙相組織結構的敏感性相關。其腐蝕機理簡述如下:
1. 雙相不銹鋼的晶間腐蝕(shi)
奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼比碳(tan)含(han)量(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)當的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)銹(xiu)鋼晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕敏(min)感性低(di)的(de)(de)(de)原因(yin)(yin),同存在(zai)一定數(shu)量(liang)的(de)(de)(de)最好是均(jun)勻彌(mi)散(san)分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)有關。一般來說,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su),如(ru)碳(tan)等多(duo)富(fu)集(ji)(ji)(ji)于(yu)(yu)y相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong);而(er)(er)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su),如(ru)鉻(ge)、鉬等則富(fu)集(ji)(ji)(ji)于(yu)(yu)α相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)。當敏(min)化(hua)加熱時,富(fu)鉻(ge)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)最易(yi)于(yu)(yu)在(zai)兩相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)(jie)(jie)面α相(xiang)(xiang)(xiang)一側形(xing)核,從而(er)(er)大(da)大(da)減少了(le)沿奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒(li)之間界(jie)(jie)(jie)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)析出(不(bu)僅(jin)形(xing)成(cheng)速(su)(su)度(du)慢且因(yin)(yin)數(shu)量(liang)很少,難(nan)以(yi)構成(cheng)連(lian)(lian)續(xu)網狀(zhuang))。鉻(ge)在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)不(bu)僅(jin)因(yin)(yin)富(fu)集(ji)(ji)(ji)含(han)量(liang)高,而(er)(er)且擴散(san)速(su)(su)度(du)比在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)快(kuai)得多(duo),均(jun)不(bu)易(yi)產(chan)生(sheng)貧(pin)鉻(ge)或(huo)有利于(yu)(yu)迅(xun)速(su)(su)補(bu)充而(er)(er)消(xiao)除易(yi)遭受腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)貧(pin)鉻(ge)區。當鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)不(bu)大(da)時,α相(xiang)(xiang)(xiang)以(yi)孤島狀(zhuang)被(bei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)粒(li)所包(bao)圍。即使被(bei)腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕也因(yin)(yin)相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)未(wei)能連(lian)(lian)接成(cheng)網絡(luo)不(bu)致造成(cheng)更(geng)大(da)的(de)(de)(de)危險。隨著(zhu)彌(mi)散(san)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)(de)增加,晶(jing)界(jie)(jie)(jie)總(zong)面積提高(相(xiang)(xiang)(xiang)對降(jiang)低(di)了(le)晶(jing)界(jie)(jie)(jie)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu)析出濃度(du))和鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)界(jie)(jie)(jie)及(ji)其(qi)內側能夠吸(xi)收更(geng)多(duo)的(de)(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu)(wu),當達到一定的(de)(de)(de)極(ji)限α相(xiang)(xiang)(xiang)含(han)量(liang)以(yi)上(shang)時,可以(yi)消(xiao)除晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕傾向。因(yin)(yin)此(ci),控(kong)制(zhi)適宜的(de)(de)(de)兩相(xiang)(xiang)(xiang)比例,防止(zhi)α相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)聚集(ji)(ji)(ji)長大(da)和采取正確的(de)(de)(de)熱處(chu)理是十分(fen)(fen)重要的(de)(de)(de)。過多(duo)的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang),甚至形(xing)成(cheng)連(lian)(lian)續(xu)網絡(luo),或(huo)轉變為σ相(xiang)(xiang)(xiang)或(huo)x相(xiang)(xiang)(xiang)(取決于(yu)(yu)鉬含(han)量(liang))則是十分(fen)(fen)有害的(de)(de)(de)。在(zai)強氧化(hua)性介(jie)質中(zhong),會發生(sheng)選擇性晶(jing)間腐(fu)(fu)(fu)(fu)蝕。
2. 雙(shuang)相不銹鋼的(de)應力腐(fu)蝕
雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能,隨鐵素體含量的增加而提高。其α和γ相的最佳平衡比例,隨鋼種(成分、熱處理)和介質等條件不同而異。一般來說,如廣泛使用的60年代瑞典投產的Sandvik 3RE60(相當我國00Cr18Ni5Mo3Si2及其改進型)抗應力腐蝕不銹鋼,1975年以前資料,最佳a相占60%,1975年后改為50%。國內外多數實用的耐應力腐蝕不銹鋼屬于鐵素體-奧氏體類型。過高的鐵素體含量,會使高鉻鐵素體不銹鋼固有的缺點更趨明顯化。
雙相不銹(xiu)鋼耐氯化物應力(li)(li)腐蝕性能與(yu)普通18-8奧氏體不銹(xiu)鋼相比,只(zhi)有在低應力(li)(li)下(xia)(xia)才顯示出一定(ding)的優越性。在高應力(li)(li)作用下(xia)(xia)則區別不大(da)或(huo)基本相同(tong)。
對雙(shuang)相不(bu)銹鋼耐應力(li)腐(fu)蝕特點(dian)可以做出以下解釋:
a. 雙相不銹鋼(gang)具有比普通奧(ao)氏體(ti)不銹鋼(gang)更高的屈服強度;
b. 第二相(xiang)的存(cun)在對裂(lie)紋(wen)擴展有(you)機械阻(zu)礙作用(yong)。如裂(lie)紋(wen)起(qi)源于奧氏(shi)體基(ji)體,一(yi)旦(dan)擴展至α相(xiang),在低應力作用(yong)下(xia),鐵(tie)素(su)體內(nei)難以(yi)產生滑移,裂(lie)紋(wen)擴展被(bei)阻(zu)止,而在高應力作用(yong)下(xia),裂(lie)紋(wen)容(rong)易(yi)貫穿鐵(tie)素(su)體相(xiang),失去(qu)阻(zu)礙效果;
c. α相電位相對于y相較負,為陽極,對奧氏體起了電化學陰極保護作用等。還有多種解釋,目前尚未統一。