固溶热处理温度对304奥氏体不锈钢敏感性及晶间腐蚀的影响

发布时间：2021-07-20 08:29:34 丨 浏览次数：

采用电化学电位再活化法研究了950和1050固溶热处理的304奥氏体不锈钢晶间腐蚀敏感性Ir/Ia、增减时间t和增减温度T之间的关系（ EPR）。根据腐蚀速率Rmpy和微腐蚀类型对304不锈钢进行拉制，讨论固溶热处理温度变化对TTS曲线的影响。结果表明，1050处理的试样的耐晶间腐蚀性能优于950处理的试样。

奥氏体不锈钢因其良好的综合性能而被广泛使用，但这类钢容易产生敏感性。敏化是指钢在固溶热处理后停留在450~850的温度范围内，以Cr23C6为主的碳化物沿奥氏体晶界析出，在晶界附近形成贫铬区对某些腐蚀环境敏感的奥氏体不锈钢会导致沿晶界或晶界附近的严重局部腐蚀损坏，即晶间腐蚀。晶间腐蚀沿晶界从金属表面向内部进行，晶粒间的结合力丧失，严重时材料的强度可能几乎完全丧失[1]。晶间腐蚀的根本原因是晶界处和附近以及晶粒内部的电化学性质的不均匀性。晶间腐蚀的研究已经有40 多年的历史，并且在实验和理论上都进行了许多研究[1-6]。关键问题之一是希望快速准确地预测奥氏体不锈钢的敏感性。从钢到晶间腐蚀。指导钢材开发、质量控制和合理使用。本研究结合电化学电位再活化法（EPR），结合腐蚀形貌和C、Cr的观察，研究了304奥氏体不锈钢在不同固溶处理温度下的升温速率、升温温度和升温时间之间的关系。曾经并对Ni等元素的分析，利用EPR技术对奥氏体不锈钢的敏化方法和性能进行了深入研究。

1 次测试

1.1 材料、敏化程序和样品

10mm商用304奥氏体不锈钢圆棒，化学成分（%）为C0.055、Mn1,000、Ni8.48、SiO0.60、P0.029、S0.05、Cr18.28。敏化处理采用SX-5-12箱式电阻炉加热，1050、950保温120分钟，然后600、650、700、750水淬C 和800 C 为另一个时期C。 使用10mm15mm EPR样品，用环氧树脂密封，用碳化硅水砂纸按300#至2000#的步骤打磨工作表面，用水清洗，无水乙醇去油，去离子水清洗，吹干.

1.2 测试溶液及电化学测试方法

供试品溶液为0.5mol/dm3H2SO4+0.01mol/dm3KSCN水溶液，用蒸馏水和分析纯试剂配制。测试温度为251。 EPR测试中，将工作电极置于电解槽中放置10分钟，待器件开启电位稳定后，以约60mV/min的扫描速率向前扫描至钝化区。 0.3V，当达到最大电位时，以相同速率反向扫描，起始电位，数据采样周期为5秒。计算正向和反向扫描的最大激活电流Ia和Ir，重复3次取平均值，计算Ir/Ia值作为灵敏度（灵敏度，缩写为DOS）。用Tabel线性外推法根据正扫描电极电位（过电位必须大于50mV）和腐蚀电流密度求出平衡腐蚀电流密度Jcorr。晶间腐蚀测量仪采用PS-268A三极电解槽系统电化学测量系统，辅助电极为铂板，参比电极为饱和甘汞电极，电极电位读数均为磁参考。 - 腐蚀的可能性。每次电化学测量后，用去离子水清洗工作电极，在乙醇溶液中超声清洗5分钟，干燥并在XJG-05金属显微镜下观察腐蚀形貌。

2 结果与分析

2.1 DOS 和TTS 曲线

纯金属腐蚀速率Rmpy (mm/a) 与腐蚀电流密度Jcorr (A/cm2) 的关系为Rmpy=0.13 Jcorr e/，其中e 为金属化合物当量， 为金属密度。根据304不锈钢的成分，采用合金换算系数[8]计算K与Jcorr的乘积，计算出合金的Rmpy=KJcorr，其中K为0.53。根据混合位错理论[7]和Tabel线性外推法，得到不同升温温度T和升温时间t对应的Jcorr，绘制304不锈钢的TTS曲线。 EPR法在固溶体950/1050不同温度下测得的Ir/Ia随时间增加/减少而变化，见如图1。 Ir/Ia 对在一定时间跨度内相同温度、相同固溶体温度处理的样品随时间增加，在公差范围内存在异常。 EPR法耐蚀性较弱，不锈钢的耐蚀性极强，有时会出现相互矛盾的测试结果[8]，长时间暴露在再活化电位下的样品会出现点蚀等影响测定的现象。灵敏度。 950C 溶液处理样品的Ir/Ia 在敏化120 分钟后仍趋于增加，而1050C 溶液处理样品的Ir/Ia 在敏化60 分钟后趋于缓慢变化。对于1050和950的固溶处理样品，在相同温度和相同敏化时间下，前者的敏化程度一般低于后者。 950C/1050C固溶处理的TTS曲线见如图2。每条TTS曲线呈现C曲线形状，相对恒定，但曲线张角大于文献中施特劳斯法测得的TTS曲线，与文献中测得的曲线相同。与溶液处理样品在1050C 时的TTS 曲线相比，溶液处理样品在950C 时的TTS 曲线略微向左移动，因为溶液处理样品在950C 时的粒径为 C比1050固溶处理的样品小，其尺寸和细晶粒结构更容易受到晶间腐蚀，在较短的敏感时间内可以达到完全敏感，即锋面铬浓度。达到碳化物界面的最低值。

2.2 金属组织

根据如图3，304结构的粒度为7级，950和1050固溶热处理后的粒度分别为6级和5级。

图4 显示了950C 溶液处理样品在EPR 测试后在600C、700C 和800C 下敏化30 分钟后的微腐蚀模式。 700C敏化30分钟样品的晶间腐蚀宽度和腐蚀程度比600C和800C更严重，TTS曲线的鼻尖推断在700C左右，导致以上结果。

在750C 下不同时间敏化用于950C 溶液处理的样品形式如图5。试样敏化15分钟时腐蚀程度更严重，延长至60分钟腐蚀程度降低，因为铬体的扩散速度远低于碳体。同时，随着敏化的进行，富铬碳化物沿原始晶界成核。当t 达到临界点时，碳化物-基体界面前表面的铬浓度达到最低值，碳化物-基体界面前表面的铬浓度远离晶界。通过增加该区域的铬浓度来改善。耐腐蚀性能。

600C如图6. 1050C 溶液处理样品的颗粒腐蚀程度要高得多。它比950 C 下的固溶热处理轻，因为较大颗粒的样品需要更长的时间才能达到与较小颗粒相对应的缺铬水平。

在相同的固溶热处理和升温温度范围内，304不锈钢在700750时更容易发生晶间腐蚀。

2.3 Ir/Ia 评估的EPR 方法测量

EPR 方法决定了如图7 所示E-J 曲线的类型。由图7(a) 和7(b) 可以看出，固溶处理温度越高，试样的Ir/Ia 越低，在相同T 和吨。粒径越小[6]，EPR工艺后产生的保护膜的铬含量越低，这一弱点在反向扫描再活化过程中被优先腐蚀。即铬含量越低，屏蔽层的腐蚀性越强，曲线显示出较大的再激活电流峰值。图7(b)和图7(c)为相同T不同t下的EPR曲线，图7(c)曲线的Ir/Ia明显大于图7(b)曲线）。从图7(b)、7(c)和7(d)可以看出，反激再活化曲线开始时的电流略大于图7(a)的反激曲线，碳化物析出粗颗粒更分散，缺铬区域不能连续片状形成。这部电影是完美的。

缺铬区范围的理论分析和STEM结果表明约为200 nm [14] [14] ，样品EPR曲线形状的差异主要是由于分布特征。微缺铬区如果缺铬区连续且较宽，则EPR曲线平滑连续，但在再活化步骤中，该区域腐蚀严重，电极状况受损，影响精度。灵敏度测量，如果贫铬区域分散且不连续样品（1050C溶液处理）的再活化有效范围有限，则灵敏度会受到影响。决定化学程度的一个关键因素是电位扫描速度，文献还指出，缩短再活化步骤时间可以有效减少由于电极表面状态的破坏而导致的测量失真。

3 结论

(1)304奥氏体不锈钢晶粒尺寸随着固溶热处理温度的升高而增大，在相同条件下敏化后，随着固溶热处理温度的升高，敏化度降低。 304 奥氏体不锈钢TTS 弯曲散装不锈钢是一种C 型弯曲钢。 (2) 304奥氏体不锈钢的敏化在950固溶体和相同的斜坡温度下最初随时间增加，120分钟后仍然增加。在1050固溶和相同升温时间下，304奥氏体不锈钢的升温速率在升温范围内随着升温温度的升高先增大后减小。 (3)EPR法可以快速简便地测定奥氏体不锈钢的灵敏度。