由于18-8奧氏體不銹鋼在許多腐蝕性環(huán)境中具有良好的耐蝕性能,因此被廣泛地應(yīng)用于化工、建筑及核能等工業(yè)領(lǐng)域。但是奧氏體不銹鋼的強(qiáng)度不高,通常低于一般的低合金鋼,這就限制了其應(yīng)用范圍。

晶界附近鉻含量的分布是通過(guò)分析電子顯微鏡利用光譜測(cè)定法確定的。選擇的測(cè)量點(diǎn)是以晶界為中心,橫向平行于晶界的兩側(cè)。

從試驗(yàn)結(jié)果可以明顯看出:

(1)在碳含量相同的條件下,氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)>0.16%,貧鉻區(qū)最低鉻含量隨著氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低;

(2)貧鉻區(qū)寬度當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16%時(shí)最窄,氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.16%則貧鉻區(qū)的寬度又?jǐn)U大。這與電化學(xué)動(dòng)電位再活化法試驗(yàn)結(jié)果相吻合,即敏化后氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0116%鋼的再活化率Ra均低于氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%和0.20%的鋼。

對(duì)奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō),引起晶間腐蝕與敏化條件(溫度、時(shí)間)有關(guān),另外還取決于碳化物在γ相中的溶解度以及元素C、Cr在γ相中的擴(kuò)散條件。當(dāng)奧氏體不銹鋼經(jīng)歷相當(dāng)于敏化條件的熱處理時(shí),便會(huì)沿晶界析出碳化物,由于碳向晶界的擴(kuò)散速度較鉻快,因此Cr23C6沿晶界沉淀時(shí),晶界及其鄰近區(qū)域的Cr便會(huì)被大量消耗而來(lái)不及得到補(bǔ)充,此時(shí)鉻的擴(kuò)散速度滿(mǎn)足不了因晶界析出碳化鉻而所需補(bǔ)充貧鉻區(qū)以使其具有維持鈍化的極限鉻含量,所以出現(xiàn)嚴(yán)重的晶間腐蝕傾向。從腐蝕電化學(xué)的角度講,晶間貧鉻區(qū)一般相對(duì)鉻含量正常的晶粒部分來(lái)說(shuō)是陽(yáng)極,處于活化態(tài),當(dāng)晶間區(qū)的鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)低于12%時(shí),在腐蝕溶液中的活化區(qū)變寬,加快了晶間腐蝕的速度。

試驗(yàn)證明:氮的加入提高了18-8奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。這主要是由于氮降低鉻在鋼中的活性,氮作為表面活性元素優(yōu)先沿晶界偏聚,抑制并延緩Cr23C6的析出,降低了碳化物的形核與長(zhǎng)大速度,使敏化后的18-8奧氏體不銹鋼的晶界鉻濃度提高。另一方面,氮在界面富集,改善表面膜的性能,從而提高了鋼的鈍化能力。

結(jié)論

(1)適量增加氮含量可提高敏化態(tài)18-8奧氏體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。

(2)在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中,含氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%～0.16%鋼的耐晶間腐蝕性能較好,進(jìn)一步增加氮含量耐晶間腐蝕性能降低。

(3)增加氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(<0.16%時(shí))有延遲1828奧氏體不銹鋼敏化的作用,然而隨著氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.16%到0.20%,由于Cr2N的析出延遲敏化的作用減弱。

(4)在相同敏化條件下,氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.16%以下時(shí),晶界析出物為Cr23C6,而氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.16%(在0.20%時(shí)),晶界析出物為Cr23C6和Cr2N。

(5)當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)>0116%時(shí),貧鉻區(qū)最低,鉻含量隨氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而降低;當(dāng)?shù)馁|(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16%時(shí),貧鉻區(qū)的寬度最窄,氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過(guò)0.16%則貧鉻區(qū)的寬度又?jǐn)U大。