雙相不銹鋼具有奧氏體和鐵素體兩相組織,兼有奧氏體的優(yōu)良韌性、焊接性和鐵素體的較高強(qiáng)度、良好的耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能,已在石油、化工、化肥、核能等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。雙相不銹鋼00Cr25Ni7Mo4N屬于超級雙相不銹鋼,此類雙相不銹鋼的PREN大于40,由于其超低碳和高鉻、高鉬、高氮的成分設(shè)計(jì),主要用于苛刻的介質(zhì),尤其是含氯環(huán)境,具有很高的耐腐蝕性能。
按照GB/T4334.5-2000《不銹鋼硫酸-硫酸銅腐蝕試驗(yàn)方法》,試樣尺寸為80mm×20mm×3mm,經(jīng)過650℃×2h+空冷的敏化處理后,在微沸的硫酸-硫酸銅溶液中連續(xù)煮沸16h。腐蝕試驗(yàn)后的試樣經(jīng)彎曲試驗(yàn)后發(fā)生斷裂,這與雙相不銹鋼00Cr25Ni7Mo4N良好的耐晶間腐蝕性能相矛盾。金相分析結(jié)果顯示,在拋光態(tài)試樣表面,未發(fā)現(xiàn)晶界顯現(xiàn),在侵蝕態(tài)試樣表面,也未發(fā)現(xiàn)晶界粗化,表明材料沒有發(fā)生晶界腐蝕現(xiàn)象。對試樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行晶間腐蝕試驗(yàn)的某個(gè)環(huán)節(jié),材料變脆,韌性顯著降低。
為進(jìn)一步確定斷裂原因,對試樣進(jìn)行了三種對比試驗(yàn)。結(jié)果表明,雙相不銹鋼00Cr25Ni7Mo4N晶間腐蝕過程中出現(xiàn)的斷裂現(xiàn)象,是由于650℃×2h時(shí)材料脆化引起的。斷口掃描電鏡分析結(jié)果顯示,整個(gè)斷口為沿晶界和穿晶混合斷口,沿晶界有析出物,晶界析出物的能譜分析結(jié)果表明,該析出相不是α相和γ相,也不是雙相鋼中常見的脆性相σ相,而是一種高鉬的金屬間相,通過透射電鏡確認(rèn)該金屬間相為R相和高Cr的Fe3Cr3Mo2Si2相析出。這兩種金屬間相與α相相比硬而脆,同時(shí)產(chǎn)生更多的相界,使材料易于在這些相界上開裂,引起材料的脆化、韌性顯著降低,這種晶界脆化與常見的敏化處理后引起的碳化物析出脆化機(jī)制不同。
為了保證材料使用性能,熱加工(如鑄造、鍛造、穿管、焊接)過程中要快速冷卻通過450℃~750℃,避免脆性相析出。如果不能保證快速冷卻,材料熱加工后要進(jìn)行固溶處理。(余冶)