增氮降镍316L奥氏体不锈钢抗腐蚀性能研究
发布时间：2021-04-04 07:26
奥氏体不锈钢因其具有良好的综合性能而被应用于医疗卫生、化工反应容器、军工项目等多领域中,而不锈钢总产量中大约有70%的是奥氏体不锈钢。其中低镍或者节镍奥氏体不锈钢由于价格原因发展前景良好。在过去的研究结果表明,奥氏体不锈钢中的N元素可以发挥沉淀硬化、稳定奥氏体区、细化晶粒等作用。因此,通过控制奥氏体不锈钢中的N元素和Ni元素的含量,降低奥氏体不锈钢产品的价格,减少对人体器官不良反应,同时提升钢种的抗腐蚀性能。本实验以316L不锈钢作为基础钢种,通过增氮降镍的方式来研究不同N-Ni元素含量下的抗腐蚀性能。具体通过采用固溶处理、硬度检测、冲击检测、拉伸检测、正交分析、晶间腐蚀实验、电化学实验、透射等分析来研究在四组实验钢的抗腐蚀性能的变化规律。将四组实验钢试样进行拉伸试验后的组织进行晶间腐蚀和透射分析,得出结论为,经拉伸处理的试样晶界处宽度比未拉伸的试样晶界宽,约1.5倍,而且拉伸降低了钢的抗晶间腐蚀性能,该发现对研究316L奥氏体不锈钢的抗晶间腐蚀性能有重大意义。通过对四组实验钢试样不同条件的固溶处理、正交分析和晶间腐蚀,实验得出,在固溶条件为1100℃-1 h的情况下,1#<...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铬钢在1mol/L的FeSO4溶液中与在3mol/L的HNO3中的腐蚀速率
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-随着钢中镍元素在一定范围内的提升，钢种的抗腐蚀性能会有一定程度额提升[12]。图1.2是Ni在电化学中的应用[16]，a线代表的电极反应：2H++2e=H2；①线代表的电极反应：Ni2++2e=Ni；②线的反应：Ni2++2H2O=Ni(OH)2+2H+；③线代表的反应：Ni(OH)2+2H++2e=Ni+2H2O。图1.2Ni-H2O体系的E-pH图1.3.3碳元素碳是形成钢的主要元素之一，钢中碳元素的含量及分布形式决定了钢的组织结构和各种性能。碳元素在不锈钢中对组织、力学性能、耐腐蚀性能的影响可以说是起主导作用的，同时碳元素对扩大和稳定奥氏体区域的作用程度大约是镍元素作用的30倍。与此同时，碳元素和铬元素的结合能力很大，不锈钢在敏化处理过程中碳元素极易与铬元素结合形成CrxCy化合物，这种碳化物直接造成了集体组织中铬元素分布不均匀现象，从而造成基体的抗腐蚀能力严重下降，特别是这种铬元素的碳化物沿晶界析出时，会引起晶体界面处产生贫铬现象，贫铬区会引起晶间腐蚀[23]。从这方面看，碳元素在处理不当的情况下也会对不锈钢的基体组织能起到有害的作用。随着冶金技术的发展，对不锈钢的抗腐蚀性能提出了更高的要求，低碳、超低碳不锈钢应用而生。由上可见，碳元素在不锈钢中存在两方面的作用，这一点情况是不锈钢在冶炼、加工、热处理以及选择时需要予以着重注意的。腐蚀详情见图1.4所示，该图为18Cr-8Ni不锈钢经过敏化1000h处理，然后在H2SO4-CuSO4溶液中进行晶间腐蚀实验后的碳元素含量对晶间腐蚀深度的影响。
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.318Cr-8Ni钢中的碳含量对晶间腐蚀深度的影响1.3.4钼元素钼是铁素体的形成元素，在冶炼奥氏体不锈钢以及对奥氏体不锈钢进行热处理时，应该考虑到钢中钼元素对组织的影响。因此，在奥氏体不锈钢中如果含有钼元素则会在一定程度上提高镍元素的含量，来抵消钼元素在组织中的作用。而当钼元素存在于马氏体不锈钢中时，热处理就必须适当提高淬火温度，以保证基体碳化物中的钼元素充分溶解。图1.425℃下Mo元素的E-pH平衡图
【参考文献】：
期刊论文
[1]合金元素含量对316不锈钢耐点蚀性能影响[J]. 卢志明,金皋峰,黄六一,章芳芳,王康,黄康,黄静峰. 浙江工业大学学报. 2019(03)
[2]金属电化学腐蚀与防腐浅析[J]. 赵慧萍,赵文娟,张晓芳. 化学工程与装备. 2013(10)
[3]硬质合金电化学腐蚀行为的研究进展[J]. 易丹青,陈丽勇,刘会群,王斌,聂灿. 硬质合金. 2012(04)
[4]Ti,C,N在α-Fe基中的合金化效应及对键合性质的影响[J]. 薛金祥,章日光,刘燕萍,王宝俊. 物理学报. 2012(12)
[5]电化学动电位再活化法（EPR法）的应用研究[J]. 查小琴,梁健,张欣耀,张亚军,张利娟. 电化学. 2011(03)
[6]一起压力管道局部腐蚀失效案例分析[J]. 贾益军,周国华. 石油和化工设备. 2011(06)
[7]不锈钢表面钝化膜特性的研究进展[J]. 桂艳,高岩. 特殊钢. 2011(03)
[8]不锈钢晶间腐蚀测试方法[J]. 查小琴,邵军,张利娟. 材料开发与应用. 2009(03)
[9]锰中毒生物标志物的研究进展[J]. 张文静,邵华,李杰. 环境与健康杂志. 2009(02)
[10]用氮化铬、氮化锰冶炼高氮钢[J]. 马绍华,张志敏,储少军. 钢铁研究学报. 2008(12)
博士论文
[1]高氮奥氏体不锈钢组织结构及韧脆转变机制的研究[D]. 马玉喜.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]高氮不锈钢固溶处理及抗晶间腐蚀性能研究[D]. 吴戆.东北石油大学 2017
[2]Q&P工艺对30Cr13Si2马氏体不绣钢组织与性能影响的研究[D]. 王新钢.东北大学 2015
[3]增氮降镍对316不锈钢组织和力学性能影响的研究[D]. 周莉.内蒙古科技大学 2015
[4]晶界工程对镍基690合金耐晶间腐蚀性能的影响[D]. 冯万里.上海交通大学 2011
[5]高氮奥氏体不锈钢腐蚀性能研究[D]. 杨艳.东北大学 2008
[6]奥氏体不锈钢熔体氮溶解行为的研究[D]. 尹世友.东北大学 2008
本文编号：3117984
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铬钢在1mol/L的FeSO4溶液中与在3mol/L的HNO3中的腐蚀速率
内蒙古科技大学硕士学位论文-5-随着钢中镍元素在一定范围内的提升，钢种的抗腐蚀性能会有一定程度额提升[12]。图1.2是Ni在电化学中的应用[16]，a线代表的电极反应：2H++2e=H2；①线代表的电极反应：Ni2++2e=Ni；②线的反应：Ni2++2H2O=Ni(OH)2+2H+；③线代表的反应：Ni(OH)2+2H++2e=Ni+2H2O。图1.2Ni-H2O体系的E-pH图1.3.3碳元素碳是形成钢的主要元素之一，钢中碳元素的含量及分布形式决定了钢的组织结构和各种性能。碳元素在不锈钢中对组织、力学性能、耐腐蚀性能的影响可以说是起主导作用的，同时碳元素对扩大和稳定奥氏体区域的作用程度大约是镍元素作用的30倍。与此同时，碳元素和铬元素的结合能力很大，不锈钢在敏化处理过程中碳元素极易与铬元素结合形成CrxCy化合物，这种碳化物直接造成了集体组织中铬元素分布不均匀现象，从而造成基体的抗腐蚀能力严重下降，特别是这种铬元素的碳化物沿晶界析出时，会引起晶体界面处产生贫铬现象，贫铬区会引起晶间腐蚀[23]。从这方面看，碳元素在处理不当的情况下也会对不锈钢的基体组织能起到有害的作用。随着冶金技术的发展，对不锈钢的抗腐蚀性能提出了更高的要求，低碳、超低碳不锈钢应用而生。由上可见，碳元素在不锈钢中存在两方面的作用，这一点情况是不锈钢在冶炼、加工、热处理以及选择时需要予以着重注意的。腐蚀详情见图1.4所示，该图为18Cr-8Ni不锈钢经过敏化1000h处理，然后在H2SO4-CuSO4溶液中进行晶间腐蚀实验后的碳元素含量对晶间腐蚀深度的影响。
内蒙古科技大学硕士学位论文-6-图1.318Cr-8Ni钢中的碳含量对晶间腐蚀深度的影响1.3.4钼元素钼是铁素体的形成元素，在冶炼奥氏体不锈钢以及对奥氏体不锈钢进行热处理时，应该考虑到钢中钼元素对组织的影响。因此，在奥氏体不锈钢中如果含有钼元素则会在一定程度上提高镍元素的含量，来抵消钼元素在组织中的作用。而当钼元素存在于马氏体不锈钢中时，热处理就必须适当提高淬火温度，以保证基体碳化物中的钼元素充分溶解。图1.425℃下Mo元素的E-pH平衡图
【参考文献】：
期刊论文
[1]合金元素含量对316不锈钢耐点蚀性能影响[J]. 卢志明,金皋峰,黄六一,章芳芳,王康,黄康,黄静峰. 浙江工业大学学报. 2019(03)
[2]金属电化学腐蚀与防腐浅析[J]. 赵慧萍,赵文娟,张晓芳. 化学工程与装备. 2013(10)
[3]硬质合金电化学腐蚀行为的研究进展[J]. 易丹青,陈丽勇,刘会群,王斌,聂灿. 硬质合金. 2012(04)
[4]Ti,C,N在α-Fe基中的合金化效应及对键合性质的影响[J]. 薛金祥,章日光,刘燕萍,王宝俊. 物理学报. 2012(12)
[5]电化学动电位再活化法（EPR法）的应用研究[J]. 查小琴,梁健,张欣耀,张亚军,张利娟. 电化学. 2011(03)
[6]一起压力管道局部腐蚀失效案例分析[J]. 贾益军,周国华. 石油和化工设备. 2011(06)
[7]不锈钢表面钝化膜特性的研究进展[J]. 桂艳,高岩. 特殊钢. 2011(03)
[8]不锈钢晶间腐蚀测试方法[J]. 查小琴,邵军,张利娟. 材料开发与应用. 2009(03)
[9]锰中毒生物标志物的研究进展[J]. 张文静,邵华,李杰. 环境与健康杂志. 2009(02)
[10]用氮化铬、氮化锰冶炼高氮钢[J]. 马绍华,张志敏,储少军. 钢铁研究学报. 2008(12)
博士论文
[1]高氮奥氏体不锈钢组织结构及韧脆转变机制的研究[D]. 马玉喜.昆明理工大学 2008
硕士论文
[1]高氮不锈钢固溶处理及抗晶间腐蚀性能研究[D]. 吴戆.东北石油大学 2017
[2]Q&P工艺对30Cr13Si2马氏体不绣钢组织与性能影响的研究[D]. 王新钢.东北大学 2015
[3]增氮降镍对316不锈钢组织和力学性能影响的研究[D]. 周莉.内蒙古科技大学 2015
[4]晶界工程对镍基690合金耐晶间腐蚀性能的影响[D]. 冯万里.上海交通大学 2011
[5]高氮奥氏体不锈钢腐蚀性能研究[D]. 杨艳.东北大学 2008
[6]奥氏体不锈钢熔体氮溶解行为的研究[D]. 尹世友.东北大学 2008
本文编号：3117984
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