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16Cr奥氏体不锈钢晶间腐蚀的敏感性

2017-10-10 12:58 来源:中国联合钢铁网
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晶间腐蚀(IGC)是奥氏体不锈钢应用中常见的一种局部腐蚀,其产生的根本原因是热处理、焊接或其他受热过程中的热循环使其晶界析出碳化物,晶界附近的铬含量减小至小于12%而形成了“贫铬区”,在腐蚀介质的作用下贫铬区便产生了晶间腐蚀。 常用的202、304等奥氏体不锈钢一般在650℃左右对晶间腐蚀最为敏感,且主要晶间析出物为Cr23C6。然而,由于各种不锈钢化学成分的差异,其晶间腐蚀敏化温度和晶间碳化物的析出会发生变化,因而呈现出的最敏感温度范围也不同。 研究人员通过分析不同温度下16Cr奥氏体不锈钢的碳化物析出和晶间腐蚀,研究了不同热循环对其碳化物析出的影响规律,并对影响因素进行了分析,以期为16Cr奥氏体不锈钢的应用提供借鉴。 以热轧退火酸洗后的16Cr不锈钢为基材,其显微结构为单相奥氏体组织,主要化学成分见表1: 表1 16Cr奥氏体不锈钢的化学成分 元素 C Si Mn P S Ni Cr Cu N Fe ω/% 0.068 0.450 6.300 0.037 0.032 4.280 16.920 1.480 0.106 余量   将16Cr奥氏体不锈钢分别加热至450、650、850℃,保温10min,分别采用水冷和空冷方式冷却到室温。依据BG/T4334-2008《金属盒合金的腐蚀—不锈钢晶间腐蚀试验方法》(E方法急性试验),将其线切割成100.0mm×20.0mm×4.5mm。用60、120号SiC金相砂纸逐级打磨表面,并用无水乙醇清洗。 研究发现,加热温度、保温时间及冷却方式主要通过影响C原子的扩散而影响碳化物的析出。室温下C在奥氏体不锈钢中的溶解度约为0.006%,600℃时溶解度约为0.030%,1000℃时约为0.180%,随着加热温度的增加,C在奥氏体中的溶解度增加。在随后的冷却过程中,溶解在奥氏体中的C会随着温度的降低而析出,在敏化温度区间停留时间越长,C原子扩散越充分,晶界处Cr便会与C结合形成碳化物。冷却速度可以通过影响C原子扩散而影响晶界碳化物的析出,冷却速度越快,C原子在敏化温度区间扩散越不充分,晶间碳化物析出就越少。因此,在16Cr奥氏体不锈钢敏化温度(400~900℃)内,加热温度越高、冷却速度越慢,碳化物的析出越多,水冷试样的晶界析出碳化物远少于空冷。 16Cr奥氏体不锈钢在敏化温度区间加热时,晶界碳化物随加热温度上升而增加,加热温度850℃左右时晶界析出碳化物最多,主要为Cr23C6和Cr7C3。在敏化温度区间加热至相同温度时,水冷可显著减少晶界碳化物析出。16Cr奥氏体不锈钢弯曲后虽然晶界存在黑色析出物,但表面均未产生晶间腐蚀裂纹,因而对晶间腐蚀不敏感。

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