超級奧氏體不銹鋼254SMO點蝕及晶間腐蝕行為研究.pdf

1、254SMO超級奧氏體不銹鋼誕生于上個世紀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，包括耐點腐蝕、縫隙腐蝕、應力腐蝕和均勻腐蝕的性能，同時在很多還原性酸介質中耐蝕性也優(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，導致其在熱加工及焊接過程中，更容易析出一些金屬中間相（如σ相）及碳化物（如Cr23C6），最終導致其耐點蝕及晶間腐蝕性能降低。這些腐蝕失效已被確定為結構構件過早損壞的主要原因，因此有必要對熱處理及焊接過程中254SMO組織演變過程及耐點蝕和晶間腐蝕性能的變化進行系統(tǒng)的研究。本文主要針對UNS S31254超級奧氏體不銹鋼，分別通過化學浸泡法、臨界點蝕溫度法研究了中溫時效熱處理對其晶間腐蝕及點蝕行為的影響，其次，

3、通過熱模擬機對樣品進行了熱循環(huán)工藝模擬，闡明了不同冷速及熱輸入對UNS S31254組織演變及點蝕行為的影響，為254SMO熱處理制度優(yōu)化、焊接制度優(yōu)化等方面提供科學依據(jù)，具有重要的實際應用價值。
　　1.采用化學浸泡法（包括硫酸-硫酸鐵法和沸騰硝酸法）研究了650和900℃時效處理對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樣品晶間腐蝕行為產(chǎn)生影響的機理。結果表明在900℃下，樣品的碳化物及σ相析出動力

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180min后，晶粒內(nèi)部的σ相數(shù)量也會大大增加。樣品產(chǎn)生晶間腐蝕是由于晶間碳化物及σ相的析出導致周邊區(qū)域貧Cr貧Mo，隨著敏化時間的延長，晶粒內(nèi)部的Cr、Mo元素會擴散至晶界的貧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。闡明了敏化時間、析出相、貧鉻區(qū)和晶間腐蝕之間的關系。<

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

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