316LN不锈钢相析出转变过程及其对耐蚀性能影响的研究

发布时间：2017-10-28 16:16

  本文关键词：316LN不锈钢相析出转变过程及其对耐蚀性能影响的研究

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【摘要】：本文研究316LN不锈钢存在Nb元素偏析含量偏高的情况下,在650℃、750℃及800℃时效不锈钢第二相析出过程。利用金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜对316LN不锈钢在不同温度时效第二相析出进行大量的观察。同时辅助电解萃取方法,利用X-射线衍射仪测定316LN不锈钢析出相种类。分析316LN不锈钢在三者温度下时效相转变过程;运用动电位电化学阻抗谱(DEIS),动电位极化曲线(TAFEL)及Mott-Schottky测试研究316LN钝化膜在Cl-环境下的结构及稳定性;借助动电位极化再活化(EPR)测试方法,化学浸泡及扫描电子显微镜评价316LN不锈钢析出不同相后晶间腐蚀敏感性。研究结果表明:含Nb量偏高的316LN不锈钢在650℃,750℃及800℃时效,第二相主要沿晶界析出且随时效时间延长析出量不断增多。最敏感析出温度为750℃,在时效整个阶段析出量最多,析出相开始析出孕育时间最短(1%)。三者温度下时效优先析出氮化物,主要为Z-CrNbN相,少量为ε-Cr2N。χ-Cr12Fe36Mo10相及Laves-Fe2Mo相伴随析出。750℃时效下χ相(25 h开始析出)及Laves相(100 h开始析出)孕育期最短。次生相σ-FeCrMo相及Cr23C6孕育时间较长,析出量相对其他相较少。800℃时效1000h仍未析出σ相,孕育时间最长。其中Cr23C6在650℃时效析出速度最快,750℃及800℃时效下在1000 h开始有Cr23C6析出。在Nb含量偏高后氮化物优先析出CrNbN相,其形核扩散激活能急剧下降,析出孕育期缩短。析出的CrNbN相导致基体贫Cr及贫N,缩短了χ相及laves相的孕育期,加快不锈钢中χ相及laves相的析出。其在基体中造成的贫Mo区同时也加快了不锈钢中σ相及Cr23C6析出。固溶态的316LN不锈钢在较宽的阳极极化电位范围内保持钝化膜的稳定,同时击穿电位最高。有氮化物析出相存在的不锈钢中击穿电位相对降低。交流阻抗测试钝化膜电阻表明固溶态钝化膜在较宽的极化电位下保持高的阻抗值,钝化膜稳定性最好。存在氮化物析出的不锈钢,不锈钢钝化膜稳定性降低。Mott-Schottky测试数据表明,固溶状态的316LN钝化膜施主密度较低,为4.277×1023/cm3。钝化膜内缺陷较低,其稳定性最好。750℃时效5 h及10 h后的不锈钢中存在的氮化物(CrNbN),氮化物的存在使钝化膜的缺陷浓度增大,不锈钢钝化膜的保护性能降低。动电位极化再活化法(EPR)评价316LN不锈钢在不同温度时效后的敏化程度。结果表明:随时效时间的增加不锈钢中析出量增加,不锈钢的初始活化电流依次增大。短时间(5 h)时效316LN不锈钢存在CrNbN相,不锈钢不出现明显的再活化峰,表现较低的晶间腐蚀敏感性。750℃时效不锈钢中析出相种类最敏感,相种类最复杂。相同时效时间其敏化程度最高。尤其经过长时间时效后晶界敏化程度严重,晶界界内均存在严重腐蚀。化学浸泡实验表明:随不锈钢中析出相的量增多,不锈钢的腐蚀速率增大。短时间时效后存在少量的CrNbN相也会明显降低不锈钢的耐晶间腐蚀能力。表明EPR测试方法只适用于316LN不锈钢中产生较重的敏化程度测试评价。
【关键词】：316LN奥氏体不锈钢 时效 第二相转变 晶间腐蚀敏感性
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 引言10
• 1.2 316LN不锈钢中合金元素的作用10-11
• 1.3 316LN不锈钢中析出相种类11-14
• 1.3.1 碳化物和氮化物11-13
• 1.3.2 金属间相13-14
• 1.4 316LN钢中相电解萃取14-15
• 1.5 不锈钢钝化膜研究15-16
• 1.6 不锈钢耐腐蚀研究方法16-18
• 1.7 试验目的及内容18-19
• 第二章 实验内容及方法19-23
• 2.1 实验材料及主要仪器19-20
• 2.1.1 实验材料19
• 2.1.2 实验主要设备19-20
• 2.2 热处理试验20
• 2.3 显微组织观察20
• 2.4 电解萃取实验20-21
• 2.5 316LN不锈钢耐蚀性能研究21-23
• 2.5.1 电化学测试方法21-22
• 2.5.2 晶间腐蚀浸泡试验方法22-23
• 第三章 316LN不锈钢时效相转变过程23-47
• 3.1 316LN不锈钢 750℃时效相转变过程23-33
• 3.1.1 显微组织23-25
• 3.1.2 TEM观察25-31
• 3.1.3 电解萃取测定析出相种类31-33
• 3.2 316LN不锈钢 650 ℃时效相转变过程33-37
• 3.2.1 显微组织33-34
• 3.2.2 电解萃取分析34-35
• 3.2.3 TEM观察35-37
• 3.3 316LN不锈钢 800 ℃时效相转变过程37-42
• 3.3.1 显微组织37-38
• 3.3.2 TEM观察38-41
• 3.3.3 电解萃取分析41-42
• 3.4 析出动力学曲线测定42-46
• 3.5 小结46-47
• 第四章 析出相对 316LN不锈钢钝化膜在Cl-环境中的影响47-54
• 4.1 316LN不锈钢在 3.5%NaCl溶液中动电位极化曲线47-49
• 4.2 316LN不锈钢在 3.5%NaCl溶液中交流阻抗谱测试49-51
• 4.3 316LN不锈钢在 3.5%NaCl溶液中Mott-Schottky测试51-53
• 4.4 小结53-54
• 第五章 析出相对 316LN不锈钢晶间腐蚀敏感性的影响54-64
• 5.1 316LN不锈钢电化学动电位再活化测试54-61
• 5.1.1 750℃时效后 316LN不锈钢的敏化程度54-56
• 5.1.2 650℃时效后 316LN不锈钢的敏化程度56-58
• 5.1.3 800 ℃时效后 316LN不锈钢的敏化程度58-61
• 5.2 316LN不锈钢晶间腐蚀浸泡实验61-63
• 5.3 小结63-64
• 第六章 结论64-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士期间发表的论文70
• 参加的科研项目70-71
• 致谢71-72

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