超級(jí)奧氏體不銹鋼254SMO點(diǎn)蝕及晶間腐蝕行為研究.pdf

1、254SMO超級(jí)奧氏體不銹鋼誕生于上個(gè)世紀(jì)70年代中期的瑞典，是一種含碳量極低的高鉬含氮奧氏體不銹鋼。與常規(guī)的奧氏體不銹鋼304、316和316L相比，254SMO在氯化物環(huán)境中的耐蝕性尤為突出，包括耐點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕和均勻腐蝕的性能，同時(shí)在很多還原性酸介質(zhì)中耐蝕性也優(yōu)于其它鋼種，可以作為替代鎳基合金和鈦合金的材料。所以，254SMO更適合在紙漿漂白處理、海水脫鹽處理、化工生產(chǎn)和廢氣處理等一些超惡劣腐蝕環(huán)境中服役。但也正是25

2、4SMO較高的鉻、鉬含量，導(dǎo)致其在熱加工及焊接過(guò)程中，更容易析出一些金屬中間相（如σ相）及碳化物（如Cr23C6），最終導(dǎo)致其耐點(diǎn)蝕及晶間腐蝕性能降低。這些腐蝕失效已被確定為結(jié)構(gòu)構(gòu)件過(guò)早損壞的主要原因，因此有必要對(duì)熱處理及焊接過(guò)程中254SMO組織演變過(guò)程及耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕性能的變化進(jìn)行系統(tǒng)的研究。本文主要針對(duì)UNS S31254超級(jí)奧氏體不銹鋼，分別通過(guò)化學(xué)浸泡法、臨界點(diǎn)蝕溫度法研究了中溫時(shí)效熱處理對(duì)其晶間腐蝕及點(diǎn)蝕行為的影響，其次，

3、通過(guò)熱模擬機(jī)對(duì)樣品進(jìn)行了熱循環(huán)工藝模擬，闡明了不同冷速及熱輸入對(duì)UNS S31254組織演變及點(diǎn)蝕行為的影響，為254SMO熱處理制度優(yōu)化、焊接制度優(yōu)化等方面提供科學(xué)依據(jù)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　1.采用化學(xué)浸泡法（包括硫酸-硫酸鐵法和沸騰硝酸法）研究了650和900℃時(shí)效處理對(duì)UNS S31254耐晶間腐蝕性能的影響，并分析探討了微觀組織演變對(duì)樣品晶間腐蝕行為產(chǎn)生影響的機(jī)理。結(jié)果表明在900℃下，樣品的碳化物及σ相析出動(dòng)力

4、要比650℃大得多，這是由于UNS S31254合金化程度較高，其析出相鼻尖溫度也較高，越靠近鼻尖溫度，其析出相析出速度越快，并且在900℃下敏化超過(guò)180min后，晶粒內(nèi)部的σ相數(shù)量也會(huì)大大增加。樣品產(chǎn)生晶間腐蝕是由于晶間碳化物及σ相的析出導(dǎo)致周邊區(qū)域貧Cr貧Mo，隨著敏化時(shí)間的延長(zhǎng)，晶粒內(nèi)部的Cr、Mo元素會(huì)擴(kuò)散至晶界的貧Cr貧Mo區(qū)使得這些區(qū)域發(fā)生自愈合，降低了晶間腐蝕敏感度。闡明了敏化時(shí)間、析出相、貧鉻區(qū)和晶間腐蝕之間的關(guān)系。<

5、br>　　2.采用臨界點(diǎn)蝕溫度(CPT)法研究了UNS S31254在650和900℃下時(shí)效不同時(shí)間(10～360min)后的點(diǎn)蝕行為，并分析不同熱處理?xiàng)l件對(duì)UNS S31254點(diǎn)蝕行為產(chǎn)生影響的機(jī)理。研究表明，650℃敏化后樣品的耐點(diǎn)蝕性能沒(méi)有發(fā)生顯著變化，而900℃敏化后樣品的耐點(diǎn)蝕性能隨著敏化時(shí)間的延長(zhǎng)而顯著降低。通過(guò)SEM分析腐蝕形貌，結(jié)果顯示點(diǎn)蝕會(huì)沿著晶界向外生長(zhǎng)，表明晶界及晶界附近的貧Cr貧Mo區(qū)會(huì)造成材料的耐點(diǎn)蝕性能降低，

6、而晶粒內(nèi)部由于σ相的析出也會(huì)造成晶粒內(nèi)部有貧Cr貧Mo區(qū)，最終影響材料的耐點(diǎn)蝕性能。另外，還研究了UNS S31254在不同溫度(500～1150℃)下敏化10min后的耐點(diǎn)蝕性能，結(jié)果表明樣品在900～1100℃區(qū)間耐點(diǎn)蝕性能較差。因此，在熱處理過(guò)程中應(yīng)盡量避免900-1100℃的區(qū)間范圍。闡明了敏化溫度、敏化時(shí)間、點(diǎn)蝕性能三者之間的關(guān)系。
　　3.采用臨界點(diǎn)蝕溫度法研究了焊接熱循環(huán)對(duì)UNS S31254微觀組織演變及點(diǎn)蝕行為的