影響點蝕的因素有材料因素和環境因素,其中以合金元素的影響最為重要。
鉻是提高鋼的耐蝕性的主要元素,鉻含量增至25%時,點蝕電位明顯增高,點蝕速率明顯下降。但在含氮雙相不銹鋼中,鉻含量增至30%時,耐點蝕能力反而下降,這是由于較多的氮溶于奧氏體,提高了奧氏體的點蝕抗力,致使鐵素體相優先溶解。提高鉻含量還會加速α→σ+y2的分解,增加脆化傾向,因此雙相不銹鋼中的鉻含量一般控制在25%以下。
在強(qiang)氧化性(xing)(xing)酸和一些還原性(xing)(xing)介質中,只(zhi)靠鉻的(de)鈍化作用(yong)尚不足(zu)以維持其耐蝕性(xing)(xing),還需(xu)要添加抑制陽極溶(rong)解(jie)的(de)元素,如鎳、鉬、硅等,尤其是(shi)鉬。在中性(xing)(xing)氯化物(wu)的(de)溶(rong)液中,鉻與鉬的(de)配合能(neng)顯著提高(gao)鋼(gang)的(de)耐點蝕性(xing)(xing)能(neng)。
鉬顯著提高雙相不銹鋼的耐點蝕性能。鉬富集在靠近基體的鈍化膜中,提高了鈍化膜的穩定性,但鉬促進一些脆性相σ、X等的析出,尤其當鋼中的鉬含量在3.5%以上時,影響更為嚴重。在新一代超級雙相不銹鋼中含3%~4%Mo,但由于含有較高的氮及較好的相平衡,延緩了脆性相的析出。
鎳在(zai)雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)主要作用是(shi)控制好組(zu)織,選擇適(shi)當的(de)鎳含(han)(han)量,使α和(he)γ相(xiang)(xiang)各(ge)占(zhan)50%左右。鎳含(han)(han)量高于(yu)最(zui)佳值,y相(xiang)(xiang)含(han)(han)量大(da)于(yu)50%,α相(xiang)(xiang)中(zhong)顯著(zhu)富鉻,易在(zai)700~950℃轉變成。相(xiang)(xiang)等,鋼(gang)的(de)塑韌性下降;如(ru)果鎳含(han)(han)量低于(yu)最(zui)佳值,α相(xiang)(xiang)含(han)(han)量高,也會(hui)得到低的(de)韌性,固態結(jie)晶時(shi)δ相(xiang)(xiang)立即形(xing)成,對鋼(gang)的(de)焊(han)接性不(bu)利。
氮(dan)(dan)(dan)在雙相(xiang)不銹鋼中的(de)作(zuo)用(yong)日益受(shou)到重視,在新一代超級雙相(xiang)不銹鋼中都加入氮(dan)(dan)(dan)作(zuo)為合(he)(he)金(jin)元素。許多學者都致力(li)于研究(jiu)氮(dan)(dan)(dan)的(de)作(zuo)用(yong)機制(zhi),并(bing)提(ti)出了一些通(tong)過(guo)氮(dan)(dan)(dan)合(he)(he)金(jin)化而改善耐點(dian)蝕性能的(de)機理,主(zhu)要有(you)氨形成理論(lun)、表面富集理論(lun)等(deng)。
氨形成理論認為,從不銹鋼中分解的氮消耗小孔或縫隙溶液中的H+,形成NH+4,使初始小孔的pH升高,促進小孔再鈍化,并檢測到鈍化膜中存在NH+4或者NH3。也有學者認為,氮與鉬、鉻之間存在協同作用,如氮和鉬產生游離的NH和MoO2-4吸附在鈍化表面,NH+4的緩蝕有助于MoO2-4的穩定,并與靠近氧化物和金屬界面的鎳共同使雙相不銹鋼的鈍化膜保持均一性。
表面富(fu)集(ji)理論認(ren)為,氮會在長時間的鈍(dun)化(hua)期間內,于鈍(dun)化(hua)膜下大(da)量富(fu)集(ji),這種富(fu)集(ji)能阻止(zhi)或者降低鈍(dun)化(hua)膜破損(sun)后基底層的溶解速率(lv)。這些(xie)富(fu)集(ji)的氮能與鉬或鉻發生(sheng)化(hua)學相互作用(yong),防止(zhi)表面形成高(gao)密度電流,避免發生(sheng)點蝕。
氮對雙相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼(gang)(gang)耐(nai)點蝕的影響與其(qi)影響合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)在兩相(xiang)(xiang)之間的分配(pei)有關(guan),氮可使鉻、鉬(mu)元(yuan)素(su)(su)(su)從鐵素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)向奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)轉移,鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的氮含(han)量(liang)越高(gao),兩相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)合金(jin)(jin)元(yuan)素(su)(su)(su)之差越小(xiao)。同(tong)時氮在奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)中(zhong)(zhong)的溶解度(du)遠高(gao)于在鐵素(su)(su)(su)體(ti)中(zhong)(zhong),上述原因使奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)的點蝕電位提高(gao),從而提高(gao)了整體(ti)點蝕電位。
錳對雙相不銹鋼(gang)的耐點(dian)蝕(shi)性能不利(li),這(zhe)是由于錳主要與硫結合,形成硫化錳,大多沿(yan)晶(jing)界分布(bu),成為(wei)點(dian)蝕(shi)敏(min)感點(dian)。
銅(tong)在雙相(xiang)不銹鋼中對點蝕的影響尚有(you)爭議(yi)。在雙相(xiang)不銹鋼鍛件中,銅(tong)加入量不超(chao)過2%,在鑄件中最高(gao)不超(chao)過3%,主要(yao)是從鋼的熱塑(su)性和可焊性方面來考慮的。
研究者研究了銅在Ferralium 255中的作用,認為銅與溶液中的Cl-反應形成的CuCl2沉積在鈍化膜表面MnS夾雜處,防止了點蝕的形成。
碳(tan)對雙相不(bu)銹鋼的耐點蝕性能是有害的,但隨鋼中(zhong)氮含量(liang)的增加,碳(tan)的不(bu)利(li)作用減(jian)弱。
綜上所述(shu),在氯(lv)化物(wu)環境中影(ying)響點蝕(shi)的(de)主要合金元(yuan)素是鉻、鉬和氮。研究者為便于描述(shu)合金元(yuan)素與耐點蝕(shi)性能(neng)之間的(de)關(guan)系(xi)(xi),建立了(le)數學關(guan)系(xi)(xi)式(shi)(shi),提出了(le)點蝕(shi)抗力當量值或(huo)稱耐點蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最(zui)常用的(de)關(guan)系(xi)(xi)式(shi)(shi):
PREN16=C+3.3Mo+16N (9.12)
PREN30=Cr+3.3Mo+30N (9.13)
常使用16作為氮的系數,還建立了引入其他元素的數學關系式。這些關系式給出了一個快捷的評定點蝕抗力的方法,但是它只考慮鉻、鉬、氮的作用,而沒有考慮組織的不均一性和析出相的影響。有決定性的鉻、鉬、氮等元素在兩相之間的分配并不平衡,這些元素的貧化區必然是抗點蝕的最弱區,易優先遭到腐蝕。因此,應分別計算每一相的PREN,鋼的實際點蝕抗力取決于PREN低的相。通過選擇合適的固溶溫度,使兩相獲得相當的PREN,會使鋼具有最佳的耐點蝕性能。高氮的雙相不銹鋼通過適宜的固溶溫度可以使兩相的PREN相當。例如,022Cr25Ni7Mo4N(SAF 2507)超級雙相不銹鋼經1075℃固溶處理可取得兩相都相近的PREN,如表9.44所示。氮主要集中于奧氏體相中,改善了它的點蝕抗力,同時也提高了整體鋼的耐點蝕性能。

金屬間化合物中以。相對鋼的點蝕性能影響最大,少量析出的。相即可惡化鋼的耐點蝕性能。非金屬夾雜物的組成及其分布對點蝕也有重大影響。關于鋼中硫化物夾雜影響的研究指出,FeS、MnS等一類簡單硫化物,在FeCl3溶液中只是
自身的(de)(de)化學(xue)溶解,溶解后反(fan)應(ying)即(ji)終止,對(dui)基(ji)體(ti)(ti)不(bu)會(hui)帶(dai)來(lai)影(ying)響。還有一類是以硫(liu)化物(wu)(wu)為外殼包(bao)圍(wei)著的(de)(de)氧化物(wu)(wu),或(huo)在(zai)氧化物(wu)(wu)中(zhong)分布有極微(wei)小(xiao)硫(liu)化物(wu)(wu)質點(dian)的(de)(de)復合夾(jia)雜(za)(za)物(wu)(wu)。這些氧化物(wu)(wu)主要是鋁(lv)、鈣、鎂(mei)的(de)(de)復合氧化物(wu)(wu),硫(liu)化物(wu)(wu)主要是(Ca,Mn)S或(huo)(Fe,Mn)xS。這種復合夾(jia)雜(za)(za)物(wu)(wu)在(zai)FeCl3溶液(ye)中(zhong)浸泡很(hen)短(duan)時間(jian)就會(hui)在(zai)夾(jia)雜(za)(za)和基(ji)體(ti)(ti)間(jian)產生極窄的(de)(de)縫隙或(huo)微(wei)小(xiao)孔洞(dong),繼(ji)之(zhi)腐蝕(shi)(shi)從縫隙處開始(shi)向基(ji)體(ti)(ti)金(jin)屬蔓延,形成稍大的(de)(de)蝕(shi)(shi)坑,并迅速(su)擴大,在(zai)金(jin)屬表面(mian)留下大小(xiao)不(bu)等、肉眼(yan)可見的(de)(de)蝕(shi)(shi)坑。為提(ti)高鋼(gang)的(de)(de)點(dian)蝕(shi)(shi)性能(neng),宜用硅鈣取代(dai)鋁(lv)以及降低鋼(gang)中(zhong)硫(liu)、錳量都(dou)是有效(xiao)辦法。
另外,在評價不銹鋼耐點蝕性能時,常采用測定其在特定溶液體系(如含侵蝕性Cl-)中的臨界點蝕溫度(critical pitting temperature,CPT)的方法。

