双相不锈钢ZG0CrXNiXMo2Mn和ZG0Cr26Ni5Mo3CuX的显微组织及性能研究

发布时间：2020-04-07 16:38

【摘要】：双相不锈钢由铁素体相和奥氏体相组成,兼具优良的综合力学性能和耐腐蚀性能,广泛应用在石油化工、水利水电、海洋工程和纸浆造纸等行业中。因此,对双相不锈钢的显微组织和性能的研究具有重要意义。本论文研究了ZG0CrXNiXMo2Mn和ZG0Cr26Ni5Mo3CuX两种铸造双相不锈钢,其中X为变量。具体研究了1050℃和1100℃固溶热处理的ZG0Cr28Ni4.5Mo2Mn,ZG0Cr28Ni6Mo2Mn,ZG0Cr25Ni4.5Mo2Mn和ZG0Cr25Ni6Mo2Mn;研究了经1060℃固溶处理后再进行720℃、750℃和780℃回火处理的ZG0Cr26Ni5Mo3Cu2.75和ZG0Cr26Ni5Mo3Cu2.95。通过XRD、SEM、EDS和徕卡金相显微镜研究了两种双相不锈钢的显微组织演变规律。采用布洛维光学硬度计、显微硬度计、万能拉伸试验机、仪器化摆锤冲击试验机、电化学综合测试仪和冲刷腐蚀磨损试验机表征了双相不锈钢的力学性能、耐腐蚀性能和耐冲刷腐蚀磨料磨损性能。研究表明,ZG0CrXNi XMo2Mn不锈钢经1050℃和1100℃固溶处理后的显微组织中都只有α相和γ相存在,浅色的岛状、球状、针状和条状为γ相,深色基体为α相。随Cr元素含量增加,γ相的比例降低,α相的比例则升高;γ相的比例随Ni含量的增加而升高,α相比例的变化则相反。随固溶温度的升高,两相比例变化不明显,α相比例略有升高,γ相略有降低。当Cr含量为25%,Ni含量为6%,固溶温度为1050℃时,α相和γ相比例最接近1:1。ZG0Cr26Ni5Mo3CuX不锈钢只进行1060℃固溶处理时,没有σ相析出。先固溶再分别进行720℃、750℃和780℃回火处理后,σ相通过共析反应α→σ+γ_2优先在α/γ相相界析出,其次在α相内部析出。σ相比例随回火温度的升高而增加,尺寸也逐渐变大;α相的比例随回火温度的升高明显降低,γ相所占比例变化不明显,略有增加。ZG0CrXNiXMo2Mn不锈钢中Cr含量增加时,钢的硬度、抗拉强度和屈服强度提高,冲击功和断后伸长率降低。固溶温度升高时,钢的硬度、抗拉强度和屈服强度略有增大,冲击功值略有减小,断后伸长率变化不大。Ni含量增加时,钢的硬度、抗拉强度和屈服强度降低,断后伸长率增加。Cr含量为25%,Ni含量为6%,固溶温度为1050℃时,钢在模拟海水中的腐蚀电位最高(-0.225V),腐蚀电流密度最小(1.07×10~(-2)μA/cm~2),耐腐蚀性能最佳。随回火温度升高,ZG0Cr26Ni5Mo3CuX不锈钢硬度提高,冲击功、抗拉强度、屈服强度和断后伸长率降低。Cu含量为2.75%,只进行固溶处理时硬度为244.0 HB,冲击功值为61.1 J,抗拉强度为737.2 MPa,屈服强度为582.6 MPa,断后伸长率为19.7%;进行780℃回火后硬度可达391.8 HB,冲击功值为1.51 J,抗拉强度为651.2 MPa,屈服强度为450.2 MPa,断后伸长率为2.4%。Cu含量从2.75%增加到2.95%时,钢的硬度、抗拉强度和屈服强度都略有减小;冲击功和断后伸长率却略有增大。ZG0Cr26Ni5Mo3Cu2.75不锈钢在低流速(5m/s)含石英砂的模拟海水中进行冲刷腐蚀磨料磨损试验时,只进行1060℃固溶处理的钢的腐蚀电位最高(-0.108V),腐蚀电流密度最小(6.512μA/cm~2),拥有较好的耐冲刷腐蚀磨损性能。当流速增加到15m/s时,先进行1060℃固溶处理再经750℃和780℃回火处理的钢的腐蚀电位和腐蚀电流密度结果相近,腐蚀电位较大(-0.336V和-0.335V),腐蚀电流密度较小(7.675μA/cm~2和7.702μA/cm~2),冲蚀形貌中的冲蚀坑较少,耐冲刷腐蚀磨损性能较好。
【图文】：

暨南大学硕士学位论文点蚀（Pitting corrosion）是局部腐蚀的一种，发生时往往会形成孔洞，也称为孔58]，是双相不锈钢最有害的腐蚀形式之一，发生点蚀的部位往往会发生应力腐蚀开裂腐蚀疲劳裂纹。缺陷、杂质和溶质区域形成的钝化膜很脆弱，容易被破坏，被破坏的域形成活化阳极区，未被破坏的区域则是阴极区，由于阳极区域面积远小于阴极区域导致阳极电流密度较大，加速阳极区域的溶解，形成孔洞。孔洞的形成即是不锈钢发点蚀的结果。当不锈钢钝化膜表面具有腐蚀性的阴离子（如 Cl-）和氧化性粒子(Fe3+)时往往容易发生点蚀现象[59]。点蚀的形成可分为点蚀萌生、亚稳态点蚀和稳定点蚀这三阶段[60]，，点蚀发生后要经过一段很长的孕育期。图 1.1为点蚀形成示意图。

阶段[60]，点蚀发生后要经过一段很长的孕育期。图 1.1为点蚀形成示意图。图 1.1 点蚀的形成示意图Fig. 1.1 Formation of pitting corrosion.缝隙腐蚀（Crevice Corrosion）是指在材料的缝隙内发生腐蚀的现象，当缝隙处于蚀环境中时，粒子等的扩散被阻碍而滞留在缝隙中，形成浓差电池，使 DSS 发生腐蚀[62]。这类腐蚀常和材料表面沉积物、材料的缝隙宽度和海洋微生物附着量有关。图 1.2 缝隙腐蚀形成示意图。
【学位授予单位】：暨南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1

【参考文献】

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本文编号：2618137