铈对1Cr13马氏体不锈钢抗高温氧化和耐蚀性能的影响

发布时间：2020-06-27 01:01

【摘要】：本文以1Cr13马氏体不锈钢为研究对象,首先利用氧化增重法研究了不同氧化温度(700℃、800℃、900℃)下,铈对1Cr13不锈钢的抗高温氧化性能的影响。其次通过电化学测试(双环动电位再活化测量方法和动电位扫描方法)研究了铈对1Cr13不锈钢的耐腐蚀性能(抗晶间腐蚀和抗点蚀)的影响。最后也探讨了铈和钼的复合作用。本研究将为铈在1Cr13不锈钢的应用提供理论依据和新思路。具体研究结果如下:(1)进行循环氧化实验(700℃、800℃和900℃),结果表明铈通过改变离子的传质机制(阳离子向外扩散占优转变为阴离子向内扩散占优)减少了1Cr13不锈钢的氧化速率。同时,铈促进生成保护性的尖晶石状氧化物MnCr_2O_4,使氧化膜更具保护性。在900℃氧化时,EMPA面分析结果表明:铈显著地减少了试样氧化膜/基体界面处空洞的形成,提高了氧化膜的粘附性能。(2)采用双环电化学动电位再活化法研究了铈对1Cr13不锈钢的抗晶间腐蚀性能的影响。回火温度为550℃、650℃和700℃时,含铈试样的晶间腐蚀程度减轻,再活化率(Ir/Ia)减小。研究表明偏聚在晶界处的铈能够阻止碳化物的析出以及偏聚长大,最终使晶界附近的贫铬程度下降。因此,铈提高了1Cr13不锈钢的抗晶间腐蚀性能。(3)将不同热处理的1Cr13不锈钢进行晶间腐蚀实验。随着回火温度不断升高,1Cr13试样中的含铬碳化物析出量在增加,但其再活化率不断地降低,即晶间腐蚀减轻。研究表明回火温度的升高会加快铬元素从基体转移至晶界处贫铬区的速度,从而使贫铬区不断被弥合。可见,随着回火温度的升高,1Cr13不锈钢的抗晶间腐蚀性能也不断地提高。(4)采用动电位扫描研究了铈对1Cr13不锈钢的抗点蚀性能的影响。在不同的热处理状态下,含铈试样中发生点蚀的位置减少、其深度和尺寸也随着减小,点蚀电位也相应提高。研究发现铈通过净化钢液、变质夹杂物和降低晶界处的贫铬程度提高了1Cr13不锈钢的抗点蚀性能。(5)实验结果表明铈和钼的复合作用进一步提高了1Cr13不锈钢的抗高温氧化和耐蚀性能。
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.71
【图文】：

马氏体不锈钢,机械零件

马氏体不锈钢的应用Fig.1.1Theapplicationofmartensiticstainlesssteel

示意图,动电位,双环,电化学

学动电位再活化法和阳极极化曲线）、阳极极化曲线二次活化峰法、扫描参比电极技术(SRET)和电化学阻抗谱(EIS)。在近几十年的发展中，电化学动电位再活化法(DL-EPR)凭借着快速、定量和无损等优点得到了广泛的应用。如图1.2所示。在双环动电位再活化测量(DL-EPR)过程中，试样首先在活性区发生阳极极化，然后反方向进行再活性扫描。当阳极极化以一定的速率从自腐蚀电位扫描到钝化区域，为了试样表面形成完整的钝化膜。随后以相同的速率进行反方向扫描直到电位下降到自腐蚀电位。在反向扫描的过程中，将导致钝化膜的薄弱区（夹杂物、贫铬区）发生破坏，从而发生晶间腐蚀现象。在扫描过程中，再活化电流Ir代表金属表面钝化膜的完整性被破坏。因此，再活化电流Ir不能高于活化电流Ia。正如图1.2中，可以看出两个循环（阳极循环和再活性循环）。双环测试中产生的再活化率(Ir/Ia)是用来测量的敏感程度的指标。DL-EPR法技术最初是为奥氏体不锈钢开发，现在也广泛应用于铁素体不锈钢、双相不锈钢和马氏体不锈钢的晶间腐蚀的研究中。

【参考文献】