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分析電子顯微鏡利用光譜測定法確定的。選擇的測量點是以晶界為中心,橫向平行于晶界的兩側(cè)。

從試驗結(jié)果可以明顯看出:

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

(2)貧鉻區(qū)寬度當?shù)馁|(zhì)量分數(shù)為0.16%時最窄,氮的質(zhì)量分數(shù)超過0.16%則貧鉻區(qū)的寬度又擴大。這與電化學動電位再活化法試驗結(jié)果相吻合,即敏化后氮的質(zhì)量分數(shù)為0116%鋼的再活化率Ra均低于氮的質(zhì)量分數(shù)為0.10%和0.20%的鋼。

對奧氏體不銹鋼來說,引起晶間腐蝕與敏化條件(溫度、時間)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相中的擴散條件。當奧氏體不銹鋼經(jīng)歷相當于敏化條件的熱處理時,便會沿晶界析出碳化物,由于碳向晶界的擴散速度較鉻快,因此Cr23C6沿晶界沉淀時,晶界及其鄰近區(qū)域的Cr便會被大量消耗而來不及得到補充,此時鉻的擴散速度滿足不了因晶界析出碳化鉻而所需補充貧鉻區(qū)以使其具有維持鈍化的極限鉻含量,所以出現(xiàn)嚴重的晶間腐蝕傾向。從腐蝕電化學的角度講,晶間貧鉻區(qū)一般相對鉻含量正常的晶粒部分來說是陽極,處于活化態(tài),當晶間區(qū)的鉻的質(zhì)量分數(shù)遠低于12%時,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)在強氧化性介質(zhì)中,含氮的質(zhì)量分數(shù)為0.10%～0.16%鋼的耐晶間腐蝕性能較好,進一步增加氮含量耐晶間腐蝕性能降低。

(3)增加氮的質(zhì)量分數(shù)(<0.16%時)有延遲1828奧氏體不銹鋼敏化的作用,然而隨著氮的質(zhì)量分數(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)量分數(shù)在0.16%以下時,晶界析出物為Cr23C6,而氮的質(zhì)量分數(shù)超過0.16%(在0.20%時),晶界析出物為Cr23C6和Cr2N。

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