439M铁素体不诱钢耐蚀性能及其影响因素研究

发布时间：2017-08-29 13:11

  本文关键词：439M铁素体不诱钢耐蚀性能及其影响因素研究

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【摘要】：本文研究的439M铁素体不锈钢是在原有传统430铁素体不锈钢的基础上,通过精炼降低钢中的C、N等间隙元素的含量,并加入一定量的Ti、Nb等强碳氮化物形成元素,针对我国现有的油品条件而发展起来的新型铁素体不锈钢。目前主要应用在汽车的排气系统消声器中,其主要失效形式是点蚀破坏。很多研究表明,硫化物夹杂是不锈钢点蚀的主要诱发源。但是,随着近年来脱硫技术的提高,不锈钢中硫的含量已能够降到很低的范围,MnS夹杂物也几乎很少存在于钢中,因此,有关氧化物及氮化物对不锈钢耐蚀性能影响的研究变得越来越重要。本文通过电化学测试系统研究了Ti单稳定化和Ti、Nb双稳定化439M铁素体不锈钢的耐点蚀性能和耐缝隙腐蚀性能,以及夹杂物、合金元素和拉伸变形量对其耐蚀性能的影响,同时还利用微区电化学法研究了点蚀的诱发及扩展。通过对439M铁素体不锈钢中夹杂物形成的热力学计算,得到了钢中夹杂物的种类及各夹杂物的生成趋势。结合金相显微镜和扫描电镜及能谱分析,得到Ti单稳定化的钢中的非金属夹杂物以TiN为主,Ti、Nb双稳定化的钢中的非金属夹杂物以TiN和NbN为主,三种钢中其余的非金属夹杂物主要是Ti(Nb)N、Al2O3、 MgO·Al2O3、TiOx、CaO及其复合夹杂物等,复合夹杂物多以Mg、Al、Ti的氧化物为形核核心,外围包裹着CaO或是Ti、Nb的氮化物。随着拉伸变形量的增加晶粒被拉长的程度也相应增加,钢中的塑性夹杂物会发生相应的变形,而脆性夹杂物会发生碎裂,变形后夹杂物与基体之间界面处会产生裂纹或孔洞。439M铁素体不锈钢的耐点蚀性能的研究结果表明,Cr是提高439M耐点蚀性能最有效的元素,Ti和Nb双稳定化的439M耐点蚀性能优于Ti单稳定化的439M,Nb的加入提高了439M的点蚀电位；随着变形量的增加,439M的耐点蚀性能逐渐下降；点蚀主要在439M中的复合氧化物夹杂处诱发。439M铁素体不锈钢的耐缝隙腐蚀性能研究结果表明,Cr对439M的耐缝隙腐蚀性能影响较大,Nb对耐缝隙腐蚀性能影响较小,当变形量达到35%时,439M铁素体不锈钢的耐缝隙腐蚀性能急剧下降。微区电化学研究结果表明,复合氧化物夹杂中含CaO部分优先溶解,随着点蚀的继续进行,水解酸化作用的增强使得pH值降低,致使复合夹杂物中含Al和Mg的氧化物部分及基体也会发生溶解。最后,建立了氯离子环境下439M铁素体不锈钢中复合氧化物夹杂诱发点蚀及点蚀扩展的模型。
【关键词】：439M铁素体不锈钢 夹杂物 耐点蚀性能 耐缝隙腐蚀性能 拉伸变形
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.71
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-29
• 1.1 引言11-12
• 1.2 铁素体不锈钢研究现状及发展应用12-18
• 1.2.1 铁素体不锈钢国内外研究现状12-13
• 1.2.2 铁素体不锈钢存在的问题及应对措施13-15
• 1.2.3 铁素体不锈钢的分类、应用及发展趋势15-17
• 1.2.4 铁素体不锈钢在汽车尾气排放系统的应用17-18
• 1.3 钢中非金属夹杂物简介18-19
• 1.3.1 夹杂物的产生和分类18
• 1.3.2 夹杂物的分析方法18
• 1.3.3 铁素体不锈钢中夹杂物研究18-19
• 1.4 不锈钢耐腐蚀性能概述19-26
• 1.4.1 不锈钢的腐蚀类型19
• 1.4.2 不锈钢点蚀的产生和扩展机理19-20
• 1.4.3 不锈钢耐点蚀性能的研究方法20-24
• 1.4.4 不锈钢点蚀的影响因素24-25
• 1.4.5 不锈钢耐缝隙腐蚀性能研究25-26
• 1.5 本课题研究的背景和意义26
• 1.6 本课题研究的主要内容26-29
• 第二章 实验材料和实验方法29-33
• 2.1 实验材料29
• 2.2 实验设备和实验方法29-33
• 2.2.1 实验设备29-30
• 2.2.2 金相实验30
• 2.2.3 点腐蚀实验30-31
• 2.2.4 缝隙腐蚀起始pH值实验31
• 2.2.5 微区电化学实验31-33
• 第三章 439M铁素体不锈钢中夹杂物形成热力学计算33-41
• 3.1 氧化铝氧化硅的热力学计算33-35
• 3.2 镁铝尖晶石热力学计算35-37
• 3.3 钛氧化物热力学计算37-38
• 3.4 氮化钛热力学计算38-39
• 3.5 氧化钙热力学计算39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第四章 439M铁素体不锈钢中夹杂物形貌及钢的显微组织形貌41-57
• 4.1 439M铁素体不锈钢显微组织形貌分析41-43
• 4.1.1 439M铁素体不锈钢显微组织形貌41-42
• 4.1.2 不同拉伸变形量显微组织形貌42-43
• 4.2 439M铁素体不锈钢夹杂物的金相分析43-45
• 4.3 439M铁素体不锈钢夹杂物的扫描电镜及能谱分析45-53
• 4.4 夹杂物的变形行为53-56
• 4.5 本章小结56-57
• 第五章 439M铁素体不锈钢耐点蚀性能研究57-75
• 5.1 点蚀电化学实验57-58
• 5.2 耐点蚀性能研究58-64
• 5.2.1 点蚀电化学极化曲线58-60
• 5.2.2 点蚀后腐蚀形貌60-64
• 5.3 不同拉伸变形量对耐点蚀性能的影响64-73
• 5.3.1 点蚀电化学极化曲线64-65
• 5.3.2 点蚀后腐蚀形貌65-72
• 5.3.3 拉伸变形对耐点蚀性能的影响72-73
• 5.4 本章小结73-75
• 第六章 439M铁素体不锈钢缝隙腐蚀起始值pH_d的研究75-81
• 6.1 缝隙腐蚀起始值实验75-76
• 6.2 缝隙腐蚀起始值pH_d的测定76-80
• 6.2.1 439M铁素体不锈钢的缝隙腐蚀起始值pH_d76-77
• 6.2.2 不同变形量缝隙腐蚀起始值pH_d77-79
• 6.2.3 实验结果分析与讨论79-80
• 6.3 本章小结80-81
• 第七章 439M铁素体不锈钢点蚀诱发及点蚀扩展研究81-89
• 7.1 微区电化学实验81
• 7.2 点蚀诱发及点蚀扩展研究81-88
• 7.2.1 点蚀诱发时夹杂物的溶解情况分析81-83
• 7.2.2 点蚀扩展时夹杂物的溶解情况分析83-85
• 7.2.3 氧化物夹杂诱发点蚀及点蚀扩展85-88
• 7.3 本章小结88-89
• 第八章 结论89-91
• 致谢91-93
• 参考文献93-99
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文99

【参考文献】

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本文编号：753450