稀土處理鋼中夾雜物特征及其對點(diǎn)蝕萌生與擴(kuò)展的影響機(jī)理研究.pdf

1、隨著海洋經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高強(qiáng)韌性低合金鋼在海洋工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，低合金鋼的耐點(diǎn)蝕性能急需進(jìn)一步提高。本研究采用稀土處理來改性鋼中夾雜物并微合金化，以降低夾雜物的點(diǎn)蝕敏感性，提高鋼基體的耐腐蝕性能。在高頻感應(yīng)爐中冶煉了四組不同精煉工藝(Al脫氧、3組Al脫氧+Re處理)的試驗(yàn)鋼，對軋制態(tài)鋼中夾雜物特征及稀土夾雜物的析出行為進(jìn)行了初步研究，探討了試驗(yàn)鋼在3.5％NaCl溶液中的抗點(diǎn)蝕性能差異及腐蝕行為，從微觀層面分析了不同類型夾雜

2、物（硫化物夾雜，氧化物夾雜）誘發(fā)點(diǎn)蝕的機(jī)理，從宏觀層面探究了不同稀土含量的試驗(yàn)鋼在模擬海水溶液中表面銹層的成分、形貌、均勻性及致密性。其主要結(jié)論如下:
　　(1)稀土加入量不同，鋼中夾雜物類型及硫化物析出行為不同，未加稀土的Al脫氧1＃鋼中主要為Al2O3+MnS夾雜;加入稀土后，2＃鋼(0.011％Ce)中主要為CeAlO3+Ce2O2S+MnS夾雜;3＃鋼(0.015％Ce)中夾雜物類型與2＃鋼相似，但未發(fā)現(xiàn)單獨(dú)析出的MnS夾

3、雜;當(dāng)稀土加入量為0.02％時氧化物中Al元素逐步被Ce取代，4＃鋼中夾雜物以Ce2O3+CeAlO3+Ce2O2S為主。隨著稀土加入量的增加，單獨(dú)的長條形MnS夾雜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻蛐蔚南⊥亮蚧?，能在一定程度上提高鋼的耐點(diǎn)蝕性能。
　　(2)稀土加入量不同，夾雜物的數(shù)量、尺寸和變形性存在差異，當(dāng)稀土加入量為0.015％時，3＃鋼中夾雜物面積含量最小(0.067％)，數(shù)量最少(215個/mm2)，平均粒徑最?。?.91μm），近87

4、％的夾雜物尺寸小于2.5μm，夾雜物變形率＜3的約92％，夾雜物的平均變形率為1.83，夾雜物的面積、數(shù)量、尺寸及變形性在一定程度上較1＃、2＃及4＃鋼更優(yōu)，夾雜物更不易誘發(fā)點(diǎn)蝕，鋼的抗點(diǎn)蝕性能較強(qiáng)。
　　(3)熱力學(xué)計算及夾雜物觀測結(jié)果表明，在凝固過程中，稀土處理鋼中生成的主要夾雜物為CeAlO3及Ce2O2S，CeAlO3在凝固前沿均質(zhì)形核析出，Ce2O2S易在CeAlO3的表面析出，且其均在凝固前沿析出，有助于夾雜物的彌散分

5、布。
　　(4)極化曲線結(jié)果表明，腐蝕初期(0h)，3＃鋼表面點(diǎn)蝕坑數(shù)量最少、分布較為彌散，點(diǎn)蝕誘發(fā)源較少，點(diǎn)蝕電位最高，其抗點(diǎn)蝕性能最強(qiáng)。交流阻抗譜結(jié)果表明在腐蝕末期(120h)，隨著稀土加入量的增多，鋼的極化電阻升高，抗腐蝕性能增強(qiáng)，4＃鋼的耐腐蝕性能最佳，可見，稀土加入量增多有助于提高鋼的耐腐蝕性能。
　　(5)在Cl-介質(zhì)溶液中，本試驗(yàn)鋼中MnS及Ce2O2S夾雜均會發(fā)生溶解。MnS夾雜溶解后，S元素易聚集在夾雜物曲

6、率半徑小處，其誘發(fā)的點(diǎn)蝕易向軋制方向及縱深方向擴(kuò)展，而Ce2O2S部分溶解后，S元素向基體表面擴(kuò)散，其誘發(fā)的點(diǎn)蝕易向夾雜物周圍擴(kuò)展，降低了點(diǎn)蝕的危害性。
　　(6)在腐蝕過程中，Al2O3、CeAlO3及Ce2O3夾雜化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，其電極電位比基體稍高，氧化物夾雜不發(fā)生溶解，夾雜物與基體的結(jié)合緊密程度不同，點(diǎn)蝕一般在氧化物夾雜與基體之間界面的縫隙處萌生，當(dāng)夾雜物脫落后，點(diǎn)蝕坑中侵蝕性陰離子不易富集，點(diǎn)蝕易向夾雜物周圍擴(kuò)展。稀土

7、氧化物夾雜中心的硫含量較高，一定程度上抑制了硫化物的單獨(dú)析出，減少了點(diǎn)蝕誘發(fā)源，提高了鋼的抗點(diǎn)蝕性能。
　　(7)全浸腐蝕試驗(yàn)結(jié)果表明，稀土處理后試驗(yàn)鋼表面能形成更連續(xù)、更均勻、附著性更好的銹層。除銹后，4＃試驗(yàn)鋼基體表面的腐蝕更均勻，其耐腐蝕性能更強(qiáng)。銹層斷面形貌觀測及XRD圖譜結(jié)果表明，隨著稀土加入量的增加，銹層的致密性及穩(wěn)定性得到提高，其中4＃鋼銹層中α-FeOOH的百分含量最高，最有利于形成致密、穩(wěn)定的銹層。失重試驗(yàn)結(jié)果表