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不锈钢形变马氏体及其耐蚀性的影响

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-12-20  浏览次数:33 选择视力保护色:

[摘要]  中华不锈钢网创新报道:晶间腐蚀试验本试验所用的试样的制备方法与均匀腐蚀试验相同。试验用F点介质组成为氯化钠0.69%、氯化镁

  中华不锈钢网创新报道:晶间腐蚀试验本试验所用的试样的制备方法与均匀腐蚀试验相同。试验用F点介质组成为氯化钠0.69%、氯化镁325%、氯化钾0.47%、水66.34%,温度为20试验时间到5个月时。取出试样,用流水冲净并用无水乙醇擦干。在金相显微镜下观察四种试验钢的侵蚀部位,并拍摄晶间腐蚀照片,以比较不同试验钢的晶间腐蚀倾向大小。
  
  国内使用的不锈钢主要分为三类,奥氏体不锈钢,常用的有1Cr18Ni9Ti;铁素体类不锈钢,常用的是0Cr13;马氏体不锈钢,常用的是1Cr13.这三类钢的主要工作环境为耐热、酸类介质、耐氧化等111,而针对盐湖中无机盐的耐腐蚀问题,特别是耐Cf根腐蚀问题,目前还没有较好的材料。据有关报道,昆明工学院做过不锈钢在NaCl溶液和海水中的腐蚀行为的研究121.大连理工大学做过耐盐酸不锈钢的研究3.而针对盐湖生产中Cf根介质耐腐蚀方面的研究目前尚未见报道。
  
  料及其相变的电子理论和腐蚀机理的研究和TT 1刖言某些奥氏体不锈钢中的奥氏体是亚稳态的,在适当的条件下会发生马氏体相变。马氏体改变了原来的单一相的状态,对钢的物理化学性能都产生影响,受到了广泛的重视。对亚稳的奥氏体不锈钢的局部腐蚀与马氏体的关系已经有大量的研究,如ACigada等认为形变诱发马氏体是这类钢在含Cl-的介质中应力腐蚀破裂的主要原因之一,KamideHidhko等提出"马氏体的优先溶解是由于其高密度位错。吴荫顺等则认为马氏体相对于奥氏体为阳极,因而发生优先溶解。许淳淳等发现亚稳奥氏体不锈钢的孔蚀敏感性和应力腐蚀敏感性随马氏体含量的增加有增大-减小-增大的变化,但一般说来,马氏体的含量低于10%时,不锈钢的孔蚀敏感性比不含马氏体时大。所以消除亚稳奥氏体不锈钢中的马氏体对提高耐蚀性是有实际意义的。高温加热退火可以消除这些马氏体,但对大型装置从工艺上难于实现。
  
  中华不锈钢网创新报道:冲处理AISI304不锈钢中的马氏体使之减少或消失,并称该现象为电化学诱导退火(Electrochem- callyinducedannealing)。该处理不需高温加热就可消除表面的马氏体,必然影响到钢的耐腐蚀性等性能。Burstein等还发现经该种处理的不锈钢在马收穑日期:2003~1基金项目:教育部重点研究项目(02018)和北京化工大学青年教师科研基金项目资助氏体减少或消失后仍保持高硬度,且处理后再加热退火仍保持马氏体的硬度。对这一现象的机理、影响因素及其对性能的影响目前均未见进一步的报道。本文对脉冲宽度对电化学诱导退火的影响和马氏体减少后的耐蚀性作了初步研究。
  
  2试验方法锈钢板材。将线切割后的试样用砂纸从粗到细打磨6次,用环氧树脂封样后进行电化学处理。
  
  用自制的直流脉冲发生器进行电脉冲处理。以石墨棒为辅助电极,217型饱和甘汞电极为参比电极,参比电极通过充满饱和KCl溶液的外盐桥指向研究电极表面附近,电解液为8mol/L的亚硝酸钠溶液,整个试验体系控制在80°C±1°C下进行试验。
  
  对试样(研究电极)进行阳极充电时槽压为1.2V,阴极充电时槽压为-4. 1V,相当于对研究试件表面施加的电压分别为0.51V和-1.24V(相对于饱和甘汞电极)。用直流脉冲发生器控制每个周期阴极和阳极充电的时间,即脉冲宽度。电脉冲处理时间均为9h.脉冲处理后用箱式电阻炉进行550°C±在电化学处理前后用日本理学的X射线衍射仪对试样进行衍射分析,测试条件为CuKa辐射,扫描步长0.02°。用HXZ―1000型显微硬度计测试显微硬度。将试样置于1.5mol/L的MgCl2溶液中(pH=0.3)测定试样的自腐蚀电位随时间的变化。
  
  将试样置于50°C、3.5%NaCl溶液中,以试样为阳极在1.5V的电位下进行阳极极化25min,观察试样表面的孔蚀。
  
  李志林等:电脉冲对不锈钢形变马氏体及其耐蚀性的影响bookmark2 3结果及讨论是不同脉冲宽度的电脉冲处理前后的试样进行X射线衍射结果。将一组对试样仅进行阳极充电2h的试验作为对比。可见不论脉冲周期如何,电脉冲处理都能使马氏体含量明显减少。但只对试样进行阳极充电则不能导致马氏体明显减少。
  
  在脉冲处理之后发现试件表面上附着有一层褐色的腐蚀产物,而且脉冲充电周期越长,腐蚀产物层越薄、附着力越差。阳极充电280s,阴极充电280s的试样上的腐蚀层用去离子水清洗就可以除去;而阳极充电60s,阴极充电30s的试样的腐蚀层用去离子水冲洗后用棉花擦拭也不能除去。
  
  是对不同处理后的试样的显微硬度测试结果。可见经阳极60s,阴极280s和阳极60s,阴极60s电脉冲处理后试样的显微硬度均提高。但阳极60s,阴极30s脉冲处理后,显微硬度略有降低。对阳极60s,阴极280s脉冲处理后的试样再进行550°C、20min退火后其硬度仍保持原来的水平,但对阳极60s,阴极60s脉冲处理后的试样进行同样的去应力退火处理,则其硬度从271.5Hv降低到240Hv.的试样进行自腐蚀电位随时间的变化图。打磨后的试样在MgCl2溶液中测试25 h后进行X射线衍射分析,发现马氏体的衍射峰消失。打磨后的试样V的电位下阳极极化25min后用肉眼即可观察到许多蚀孔,用金相显微镜观察可见602~256个/cm2微孔;对阳极60 s,阴极280s电脉冲处理后的试样进行同样的腐蚀处理后肉眼未见蚀孔,金相显微镜观察仅可见134人们早已发现对亚稳奥氏体不锈钢进行阴极充电可诱发奥氏体向e和马氏体转变。对其进行阳极充电则可能导致其腐蚀,但在高浓度的缓蚀剂亚硝酸钠的作用下,这一腐蚀过程可能很缓慢,从而不能导致形变诱发马氏体的消失。因此Burstein等认为电化学退火是阳极和阴极脉冲电势共同作用的结果。本文对形变诱发的马氏体进行2h的阳极充电,并未发现马氏体的明显减少(经阳极60s,阴极280s电脉冲处理9h的阳极充电总时间不到1.6h),也为这一推断提供了佐证。Burstein等对电化学所致的不锈钢退火的初步解释是在电脉冲的阴极部分,水被电解还原出氢,氢原子进入金属产生明显的点阵应变,导致微观结构的变化以及相变。
  
  中华不锈钢网创新报道:综合考虑X射线衍射、表面腐蚀和硬度的试验结果,可以设想:在脉冲电势的阴极部分,水电解还原出的氢原子向金属内部扩散,不仅不能消除形变产生的马氏体,且可能促进新的马氏体形成。在脉冲电势的每一个阳极部分,金属都要发生氧化膜的生长而钝化,在以前的阴极脉冲产生并溶入金属基体的氢倾向于在阳极重新氧化并溶入电解液。这与Burstein等的观点一致。但在每一周期的电势由阳极向阴极转时钝化均被破坏,阴极向阳极转换过程中,钝化层又需重新建立。由于亚硝酸钠的缓蚀作用,当周期较长,即交变次数不多时(如阳极280s+阴极280s处理9h仅58个周期),这种反复钝化引起的腐蚀不明显,马氏体的消失是由于反复的溶氢一析氢引起的空位保留引起,即电化学退火作用。但周期较短时,即交变次数较多时(如阳极60s+阴极30s处理9h达360个周期),这种反复钝化引起的腐蚀变得明显,尽管电化学退火引起的马氏体减少可能仍存在,但马氏体优先腐蚀使其含量不断减少的作用则可能变为马氏体减少的主要原因。试验观察到的阳极60s+阴极280s和阳极60s正是电化学所致退火的特征,随后的再加热退火后硬度不降低也与这一推断相符。但阳极60s,阴极30s电脉冲处理后显微硬度的降低则是马氏体溶解的特征。电脉冲处理后表面腐蚀产物的观察也可以从这一推断得到合理的解释。
  
  由可见,打磨后由形变诱发马氏体的试样的自腐蚀电位较低,随浸泡时间延长自腐蚀电位正移,约15h后达到较稳定的水平;经电化学退火处理后的试样自腐蚀电位较正,且比较稳定。这是由于打磨后仅在表面形成了形变诱发马氏体,这些马氏体的自腐蚀电位比试样中的主要相奥氏体的低,所以发生优先腐蚀,到一定时间后表面的马氏体腐蚀殆尽,试样的自腐蚀电位变到与奥氏体相近。X射线衍射结果也表明经25h测试后马氏体确实已经消失。经电化学处理的试样表面是马氏体消失后的奥氏体,其自腐蚀电位就是奥氏体的自腐蚀电位。从电脉冲处理后试样在NaCl溶液中的蚀孔明显减少也可以说明电脉冲处理可以提高不锈钢的耐蚀性。所以初步可以认为电化学退火处理使冷变形后的亚稳奥氏体不锈钢在含有Cl-的酸性溶液中的耐蚀性提高。
  
  4结论对亚稳奥氏体不锈钢的形变诱发马氏体进280s,9h的电脉冲处理均可使表面马氏体明显减少。
  
  电脉冲处理的交变次数过多时可能导致表面马氏体的优先腐蚀。
  
  电化学诱导不锈钢退火可以提高冷变形的奥氏体不锈钢在含Cl-介质中的耐蚀性。中华不锈钢网创新报道

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