析出相对2205双相不锈钢点蚀与选择性腐蚀的影响

发布时间：2017-11-16 12:27

  本文关键词：析出相对2205双相不锈钢点蚀与选择性腐蚀的影响

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【摘要】：金属材料的腐蚀问题一直都是世界经济发展以及人类社会进步面临的巨大挑战。双相不锈钢的固溶组织中含有铁素体与奥氏体两相,兼具铁素体与奥氏体各自特性,耐腐蚀性能较为优秀,在生产生活的各个领域发挥着重要作用。其中2205双相不锈钢以其优良的耐腐蚀性能及综合力学性能,成为目前应用最广泛的一类双相不锈钢。双相不锈钢优良的耐腐蚀性能主要取决于其固溶态的铁素体与奥氏体组织以及相近的两相比,有害析出相会显著降低双相不锈钢的耐腐蚀性能。由于所含合金元素较丰富,2205双相不锈钢在300~1000℃范围内停留时会产生σ相、χ相等有害析出相,析出相对材料耐蚀性影响较大,应尽量避免其析出。然而在材料实际生产、加工及使用等过程中,焊接操作以及某些热加工等过程会使材料在析出相敏感温度范围内停留,导致析出相不同程度地析出,因此有必要探究不同含量、种类的析出相对材料耐腐蚀性的影响;同时,生产中常通过冷轧变形来提高材料的力学性能,而冷轧变形又会引发2205双相不锈钢的组织结构和析出相析出行为的变化,进而影响材料耐腐蚀性,故亦有必要探究经冷轧变形的材料组织演变和耐腐蚀性能的关系。本论文以前人的工作为基础,并结合现有研究中亟待解决的科学问题,如短时间时效初生的χ相对材料腐蚀萌生位置及整体耐蚀性的影响、长时间时效形成的σ相与材料选择性腐蚀和腐蚀形貌的关系、冷轧变形对材料析出相含量、耐腐蚀性以及腐蚀形貌的影响等问题,以2205双相不锈钢材料为研究对象,使用光学显微镜、扫描电子显微镜等设备对材料的组织结构及成分进行分析观察,利用极化曲线测试、电化学阻抗测试等电化学方法对材料的耐腐蚀性进行检测以推断耐腐蚀性能,对材料同一位置腐蚀前后的微观组织进行对比观察,以分析材料中各相发生选择性腐蚀的机制,对经时效处理的冷轧变形材料进行相应的耐腐蚀性能测试,为实际生产应用中焊接温度控制、热加工工艺优化、组织成分预测、耐腐蚀性能评估等提供重要科学依据。2205双相不锈钢经1050℃固溶处理后仅存在铁素体相和奥氏体相,且两相比例相近。而经850℃时效5min后,铁素体晶界处会首先析出χ相,随时效时间逐渐延长,基体晶界与相界处析出σ相。χ相为亚稳态相,随着时效时间延长逐渐分解转变为σ相;σ相既可由铁素体共析转变而来,也可由χ相分解转变而来。χ相与σ相均为富cr、mo相,其存在可破坏材料原有两相平衡,造成合金元素分布不均。短时间时效析出的χ相使材料整体耐蚀性稍有下降,并对极化曲线稳定性造成一定的影响。由于χ相界面处元素分布不均,同时χ相在电化学反应中充当阳极,故点蚀优先萌生在χ相周围且χ相优先受到腐蚀。χ相晶粒大小会影响点蚀萌生的位置,当χ相的晶粒细小且分布密度较大时,χ相与周围相的界面成为点蚀易于萌生的位置。含σ相的2205双相不锈钢存在明显的选择性腐蚀特征,在电化学腐蚀过程中,σ相最先溶解,其次是周围的贫cr区,之后为铁素体相,最后为初次奥氏体相以及二次奥氏体相。σ相不仅降低了材料的耐点蚀性和钝化膜稳定性,同时也改变了材料电化学腐蚀后的形貌,随着σ相析出量逐渐增多,腐蚀形貌从半球形变为口小腔大、内部破坏严重的形貌,后逐渐转变为宽浅状的腐蚀形貌。冷轧变形使2205双相不锈钢晶粒变得狭长细碎,时效处理后χ相与σ相的析出速度加快、总体析出量增多,同时部分奥氏体转变为应变诱发马氏体。冷轧材料经过时效处理后,其耐蚀性明显低于经同等时效处理的热轧材料,材料表面钝化膜的稳定性也有所下降。冷轧材料各相的选择性腐蚀顺序不同于热轧试样,组织中的相界、缺陷以及应变诱发马氏体等位置更易受到腐蚀,腐蚀形貌也较相同条件的热轧材料有明显不同。
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG142.71;TG156.92;TG335.12

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