典型不銹鋼微觀組織演變與腐蝕性能的研究.pdf

1、本論文的工作主要分兩大方面開展：鐵素體不銹鋼的高溫氧化，以及奧氏體和雙相不銹鋼的局部腐蝕。
　　鐵素體不銹鋼具有優(yōu)良的耐高溫腐蝕和應力腐蝕性能、低的熱膨脹系數(shù)、和優(yōu)良的性價比，因此在高溫環(huán)境下得到廣泛應用。在高溫環(huán)境下，鐵素體不銹鋼能在表面形成一層致密氧化膜而增加其抗高溫氧化性能。然而，在高溫水汽環(huán)境下使用會改變氧化膜的形成機制并且加速材料氧化速率，而最終導致保護性的氧化膜破裂而失效，因此有必要深入理解其水汽環(huán)境下的氧化機制。給實

2、際應用和新型鋼種開發(fā)提供理論支持。具體的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：首次在國內(nèi)成功建立水同位素示蹤技術(shù)，并結(jié)合二次離子質(zhì)譜(SIMS)深入研究鐵素體在水汽環(huán)境下的氧化機制：氧化膜主要由金屬元素向外擴散氧化形成，但還存在少量水分子擴散進入?yún)⑴c氧化；同時，進一步研究添加元素Nb和Ti對氧化的影響，得出結(jié)論：Nb元素的單獨添加，會增加430SS的氧化速率，然而復合添加Nb和Ti則能有效降低氧化速率。
　　奧氏體和雙相不銹鋼在實際應用過程當中往

3、往會因為不適當?shù)臒崽幚砗秃附拥葘е露蜗嗟奈龀?，如：碳化物、氮化物、σ、x和R等等，而導致腐蝕更容易發(fā)生，最終導致材料失效。因此，非常有必要研究合金成分與熱處理制度(高溫固溶和中溫時效敏化)對雙相不銹鋼微觀結(jié)構(gòu)演變及其耐局部腐蝕能力的影響，得出典型雙相不銹鋼的合金設(shè)計與組織控制原則，為新型雙相不銹鋼的設(shè)計提供重要的科學依據(jù)。
　　雙相不銹鋼是較復雜的體系，它包含有鐵素體和奧氏體兩相。因此，首先從簡單體系出發(fā)，研究理解單相奧氏體不銹

4、鋼的腐蝕發(fā)生機制。具體的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：采用雙環(huán)電化學動電位回掃方法(DL-EPR)研究理解單相奧氏體AISI301B和301S在500-900℃溫度區(qū)間時效處理不同時間的晶間腐蝕演變情況，并繪制出溫度-時間-敏感性曲線。通過觀察材料的微觀結(jié)構(gòu)，得到碳化物析出形態(tài)、位置以及與晶間腐蝕敏感程度之間的對應關(guān)系。最后根據(jù)碳化物的形核、長大和貧鉻區(qū)的演變情況，提出AISI301B和301S奧氏體不銹鋼整個晶間腐蝕發(fā)生過程的理論模型和相應預

5、防晶間腐蝕的措施。研究得出碳化物的析出導致周邊形成貧Cr區(qū)是晶間腐蝕發(fā)生的根本原因；同時由于301B的含碳量低于301S，因此其抗晶間腐蝕性能也更優(yōu)；301B和301S不銹鋼的鼻尖溫度都為800℃，在低溫下析出碳化物占主導，高溫下Cr元素在晶界處的重新分布(再愈合)占主導；最后提出三項預防晶間腐蝕措施，及降低體系含碳量、添加有益合金元素如：Nb，Ti等等和控制碳化物沉淀的部位和比例。
　　在理解單相奧氏體晶間腐蝕基礎(chǔ)上，對復雜體系

6、雙相不銹鋼開展研究。具體的研究內(nèi)容及創(chuàng)新點如下：對DL-EPR方法進行優(yōu)化，首次建立針對雙相不銹鋼的DL-EPR電化學方法；應用DL-EPR方法分析析出相動力學、貧鉻區(qū)演變以及選擇性腐蝕敏感性之間的內(nèi)在聯(lián)系；并且，首次采用微區(qū)電化學掃描(SECM)進一步研究雙相不銹鋼微觀局部的電化學特性。研究得出DL-EPR的最優(yōu)化條件是：溶液介質(zhì)為2mol/L H2SO4+1mol/L HCl，掃描速率為1.66mV/s，溶液溫度為30℃；雙相不銹鋼