超高强度马氏体不锈钢钝化与点蚀行为研究

发布时间：2017-12-12 01:06

  本文关键词：超高强度马氏体不锈钢钝化与点蚀行为研究

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【摘要】：超高强度不锈钢具有良好的机械性能和耐蚀性能,广泛应用于航空航天、海洋设备等领域,如用于制作蒸汽发生器、压力容器、切割工具以及采油板等,超高强度马氏体不锈钢在海洋大气环境服役过程中的腐蚀行为研究也更加重要。本文研究了不同热处理制度下的超高强度马氏体不锈钢Cr12Ni3Co12Mo4W的组织结构与其纯化和点蚀行为间的关系。采用体视学显微镜、透射电镜等方法表征其组织结构；采用极化曲线、交流阻抗谱、扫描Kelvin探针等方法研究其在不同环境中的电化学性能,采用Mott-Schottky测试、交流阻抗谱、X射线衍射、俄歇能谱分析等方法研究其钝化膜的稳定性,并结合电化学原子力显微镜原位分析其点蚀萌生机制。Cr12Ni3Co12Mo4W超高强度马氏体不锈钢的组织结构主要为板条马氏体、分布在马氏体基体和晶界的碳化物M23C6以及残余奥氏体。在不同回火温度(400℃、520℃、600℃)下,板条马氏体、残余奥氏体、碳化物的尺寸和体积分数都不相同,其耐蚀性也各有差异。碳化物尺寸增大,点蚀电位降低,耐蚀性下降:残余奥氏体含量增大,有助于提高其耐蚀性。针对腐蚀产物的EDS能谱分析显示,腐蚀产物主要为Fe、Cr、Mo的氧化物。腐蚀过程中,Fe主要以离子形式发生迁移,腐蚀坑内Fe含量少于坑外腐蚀产物,且少于基体;Cr和Mo在腐蚀过程中形成高价的氧化物,沉积在不锈钢表面;针对腐蚀产物的截面EDS能谱分析显示,腐蚀坑内Cr和Mo的含量明显高于腐蚀坑外部腐蚀产物。Cr12Ni3Co12Mo4W超高强度马氏体不锈钢在0.1M Na_2SO_4(pH3)溶液中发生钝化。钝化膜厚度随极化电位升高呈线性增加。在不同极化电位下形成的钝化膜,内层主要为Cr_20_3,具有p-型半导体特性,外层主要为Fe_3O_4、FeOOH、NiO、MoO_3,具有n-型半导体特性。在较高电位下形成的钝化膜主要由Fe的氧化物组成,而在较低电位下形成的钝化膜主要由Cr的氧化物和氢氧化物组成。超高强度马氏体不锈钢在含Cl~-环境中易发生点蚀,且随着环境中Cl~-浓度的升高,点蚀电位降低:Cl~-浓度低于0.5%时,在过钝化区电位下发生点蚀;Cl~-浓度高于1%时,在钝化区电位下就开始发生点蚀。超高强度马氏体不锈钢的点蚀主要是由于Cl~-诱发钝化膜局部破裂而引起的。且Cl~-浓度升高时,破坏作用明显加剧。Cl~-浓度对超高强度马氏体不锈钢的腐蚀电位和维钝电流密度影响较小。超高强度钢表面霉菌的滋生也会影响其腐蚀过程。针对300M、Aermet100、超高强度不锈钢分别进行84天霉菌实验后,试样表面都有不同程度的腐蚀发生:300M钢表面霉菌呈现分散式堆积生长,腐蚀最严重;Aermet100钢表面霉菌呈现分散式单个生长,腐蚀情况次之;超高强度不锈钢表面霉菌呈现放射式网状生长,耐蚀性最好。分散式生长导致霉菌分布不均匀,试样表面形成腐蚀电池,促进其发生腐蚀;放射式生长在试样表面形成一层生物膜,降低了试样表面氧浓度,反而抑制其发生腐蚀。超高强度马氏体不锈钢在活化电位下发生氧化反应,腐蚀产物的堆积造成试样表面粗糙度升高:在钝化电位下形成均匀、致密的钝化膜,试样表面粗糙度基本保持不变。超高强度马氏体不锈钢不同的表面状态对点蚀的发生具有不同的影响。纳米级的划痕对点蚀的发生没有显著的影响;但试样表面缺陷坑随着恒电位极化时间的延长而不断扩大,距离较近的缺陷坑会不断扩大、合并,先向深度方向发展,而后向广度方向发展,形成较大的缺陷坑,发生点蚀。
【学位授予单位】：北京科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG142.71

【参考文献】

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1 Guozhe Meng;Yuan Li;Yawei Shao;Tao Zhang;Yanqiu Wang;Fuhui Wang;;Effect of Cl~- on the Properties of the Passive Films Formed on 316L Stainless Steel in Acidic Solution[J];Journal of Materials Science & Technology;2014年03期

2 HAN Xiao-chen;LI Jun;ZHAO Kun-yu;ZHANG Wei;SU Jie;;Effect of Chloride on Semiconducting Properties of Passive Films Formed on Supermartensitic Stainless Steel in NaHCO_3 Solution[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2013年05期

3 Yanlei Zhou;Jun Chen;Yang Xu;Zhenyu Liu;;Effects of Cr, Ni and Cu on the Corrosion Behavior of Low Carbon Microalloying Steel in a Cl~- Containing Environment[J];Journal of Materials Science & Technology;2013年02期

4 ;Effects of Heat Treatment and Nitrogen on Microstructure and Mechanical Properties of 1Cr12NiMo Martensitic Stainless Steel[J];Journal of Materials Science & Technology;2012年11期

5 ;Effect of Microstructure on Corrosion Fatigue Behavior of 1500 MPa Level Carbide-Free Bainite/Martensite Dual-Phase High Strength Steel[J];Journal of Iron and Steel Research(International);2011年04期

6 施锦杰;孙伟;耿国庆;;普通低碳钢与细晶粒钢钝化膜在碱性介质中的耐蚀性[J];金属学报;2011年04期

7 施锦杰;孙伟;耿国庆;;碳化对模拟混凝土孔溶液中HRB335钢腐蚀行为的影响[J];金属学报;2011年01期

8 ;Electrochemical corrosion behavior of 300M ultra high strength steel in chloride containing environment[J];Acta Metallurgica Sinica(English Letters);2010年04期

9 ;Effects of chromium on the corrosion and electrochemical behaviors of ultra high strength steels[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2010年03期

10 柳木桐;刘建华;钟平;;超高强度钢耐腐蚀性能研究进展[J];科技导报;2010年09期

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本文编号：1280580