眾所周知,異相共存是容易形成微電池并加速腐蝕的,雙相不銹鋼也不例外。但存在許多影響因素,并非在所有情況和介質條件下均會發生。雙相不銹鋼因含有較高的鉻和一定量的鎳、鉬、銅等元素,在一定溫度下,鋼中固溶的元素在兩相間的分布將達到相應的平衡,而且還與相比例等有關。雙相不銹鋼的耐蝕性,主要取決于鈍化元素的含量及其在兩相中的分配。如果兩相在一定條件的介質中均產生鈍化,便可避免發生相選擇性腐蝕。一般來說,雙相不銹鋼的耐腐蝕性能,大體同含鉻、鉬量相當的高鉻鐵素體型或鉻鎳奧氏體型不銹鋼接近,并受相比例所左右;其耐晶間腐蝕性能優于上述單相組織的不銹鋼,具有更好的抗敏化性能;抗應力腐蝕性能,在低應力條件下比普通18-8類奧氏體不銹鋼優良。這是雙相不銹鋼受到重視和廣泛應用的重要原因。某些雙相不銹鋼具有良好的耐點腐蝕等性能,這是因為含有高的鉻、鉬等元素之故,而非來源于雙相組織的因素。但雙相不銹鋼所具有的良好抗應力腐蝕和抗敏化性能,則直接同雙相組織結構的敏感性相關。其腐蝕機理簡述如下:
1. 雙(shuang)相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的晶間(jian)腐蝕(shi)
奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)-鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)雙相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼比碳(tan)含量(liang)相(xiang)(xiang)當(dang)的(de)(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼晶間腐(fu)蝕敏感性(xing)低的(de)(de)原因(yin),同存在(zai)一(yi)定(ding)數量(liang)的(de)(de)最好(hao)是(shi)(shi)均(jun)勻彌散(san)(san)分(fen)布的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)有(you)關。一(yi)般來說,奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元素(su),如(ru)碳(tan)等(deng)(deng)多富集于(yu)y相(xiang)(xiang)中(zhong);而(er)(er)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元素(su),如(ru)鉻(ge)(ge)、鉬等(deng)(deng)則富集于(yu)α相(xiang)(xiang)中(zhong)。當(dang)敏化(hua)加(jia)熱(re)時,富鉻(ge)(ge)碳(tan)化(hua)物(wu)最易于(yu)在(zai)兩相(xiang)(xiang)界(jie)面α相(xiang)(xiang)一(yi)側形(xing)核(he),從而(er)(er)大大減少了(le)沿奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒之間界(jie)碳(tan)化(hua)物(wu)的(de)(de)析(xi)出(chu)(不(bu)(bu)僅形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)速度(du)慢且因(yin)數量(liang)很少,難以構(gou)成(cheng)(cheng)(cheng)連續網狀)。鉻(ge)(ge)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)不(bu)(bu)僅因(yin)富集含量(liang)高,而(er)(er)且擴散(san)(san)速度(du)比在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)中(zhong)快得多,均(jun)不(bu)(bu)易產(chan)生貧鉻(ge)(ge)或(huo)有(you)利于(yu)迅速補(bu)充而(er)(er)消除(chu)易遭受腐(fu)蝕的(de)(de)貧鉻(ge)(ge)區。當(dang)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)不(bu)(bu)大時,α相(xiang)(xiang)以孤(gu)島狀被奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)晶粒所包圍。即使被腐(fu)蝕也因(yin)相(xiang)(xiang)互未能連接成(cheng)(cheng)(cheng)網絡不(bu)(bu)致造成(cheng)(cheng)(cheng)更(geng)大的(de)(de)危險。隨著彌散(san)(san)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)量(liang)的(de)(de)增加(jia),晶界(jie)總面積提高(相(xiang)(xiang)對降低了(le)晶界(jie)碳(tan)化(hua)物(wu)析(xi)出(chu)濃度(du))和鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)界(jie)及其(qi)內側能夠吸(xi)收更(geng)多的(de)(de)碳(tan)化(hua)物(wu),當(dang)達到一(yi)定(ding)的(de)(de)極限α相(xiang)(xiang)含量(liang)以上時,可(ke)以消除(chu)晶間腐(fu)蝕傾向。因(yin)此(ci),控制適宜的(de)(de)兩相(xiang)(xiang)比例(li),防止α相(xiang)(xiang)的(de)(de)聚(ju)集長大和采取正確的(de)(de)熱(re)處理(li)是(shi)(shi)十分(fen)重要(yao)的(de)(de)。過多的(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang),甚至形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)連續網絡,或(huo)轉變(bian)為σ相(xiang)(xiang)或(huo)x相(xiang)(xiang)(取決于(yu)鉬含量(liang))則是(shi)(shi)十分(fen)有(you)害的(de)(de)。在(zai)強氧化(hua)性(xing)介(jie)質中(zhong),會發生選擇性(xing)晶間腐(fu)蝕。
2. 雙相不銹鋼的(de)應力腐蝕
雙相不銹鋼耐應力腐蝕性能,隨鐵素體含量的增加而提高。其α和γ相的最佳平衡比例,隨鋼種(成分、熱處理)和介質等條件不同而異。一般來說,如廣泛使用的60年代瑞典投產的Sandvik 3RE60(相當我國00Cr18Ni5Mo3Si2及其改進型)抗應力腐蝕不銹鋼,1975年以前資料,最佳a相占60%,1975年后改為50%。國內外多數實用的耐應力腐蝕不銹鋼屬于鐵素體-奧氏體類型。過高的鐵素體含量,會使高鉻鐵素體不銹鋼固有的缺點更趨明顯化。
雙相不銹鋼耐氯化物應力(li)(li)腐蝕性能(neng)與普(pu)通(tong)18-8奧氏體不銹鋼相比,只(zhi)有在(zai)低應力(li)(li)下(xia)才顯示(shi)出一(yi)定(ding)的優越(yue)性。在(zai)高應力(li)(li)作用(yong)下(xia)則區別不大或(huo)基本相同。
對雙相不(bu)銹(xiu)鋼(gang)耐應力腐蝕特點可以(yi)做出以(yi)下(xia)解釋:
a. 雙相不銹鋼(gang)具(ju)有(you)比(bi)普通奧氏體不銹鋼(gang)更高的屈服強(qiang)度;
b. 第二相的存(cun)在對裂(lie)(lie)紋擴(kuo)展有機械(xie)阻(zu)(zu)礙作(zuo)用。如裂(lie)(lie)紋起源于奧氏體基體,一(yi)旦擴(kuo)展至α相,在低應力作(zuo)用下(xia),鐵(tie)素(su)體內(nei)難以產生滑(hua)移,裂(lie)(lie)紋擴(kuo)展被阻(zu)(zu)止(zhi),而在高應力作(zuo)用下(xia),裂(lie)(lie)紋容易貫穿鐵(tie)素(su)體相,失去(qu)阻(zu)(zu)礙效果;
c. α相電位相對于y相較負,為陽極,對奧氏體起了電化學陰極保護作用等。還有多種解釋,目前尚未統一。