西安不锈钢耐酸板
不锈钢具有(yǒu)优良的抗均匀腐蚀的性能(néng)，但如果在450-900℃的腐蚀性介质中使用(yòng)时,不锈钢极易发生晶间腐蚀甚至应力腐蚀开裂。因此研究能(néng)够及时检测不锈钢晶间腐蚀的方法具有(yǒu)极為(wèi)重要的意义。到目前為(wèi)止,已经有(yǒu)很(hěn)多(duō)的实验方法被作為(wèi)检测晶问腐蚀的标准,例如,硫酸.硫酸铜.铜屑法、沸腾硝酸法、硝酸.氟化物(wù)法、硫酸.硫酸铁法。西安不锈钢耐酸板这些传统的方法虽然都可(kě)以用(yòng)来检测不锈钢的晶间腐蚀,但是都存在一些不尽人意的地方,或对试样有(yǒu)损坏作用(yòng),或需要很(hěn)長(cháng)时间,或不能(néng)定量地检测晶间腐蚀的程度。所以,工业上急需一种快速、无损的检测方法。
不锈钢之所以会发生晶间腐蚀,是因為(wèi)不锈钢中的碳在较低的温度下以富铬碳化物(wù)的形式析出,使得晶界和邻近區(qū)域的铬含量下降,形成一个贫铬區(qū)。这个贫铬區(qū)域很(hěn)容易被腐蚀,导致晶间腐蚀或者应力腐蚀开裂。為(wèi)了将晶界的性质与晶间腐蚀联系起来,很(hěn)多(duō)研究者通过经验或分(fēn)析模型,对贫铬區(qū)进行了定量的理(lǐ)论研究。例如,Stawstr(o)m和Hillert、Was和Kruger以及Bruemmer等采用(yòng)热力學(xué)模型研究了碳在晶界和晶粒内部的浓度分(fēn)布。虽然由热力學(xué)公式所建立的模型能(néng)够与实验数据相符,但是大量的实验表明,铬浓度达到*低值需要一定时间,并不是在沉淀开始析出时就达到*低浓度。西安不锈钢耐酸板所以,Sahlaoui等将敏化分(fēn)為(wèi)两部分(fēn):沉淀物(wù)的成核和生長(cháng)。Yin等人提出的模型则包括了铬在三个方向上的分(fēn)布情况,不仅模拟了敏化时间、温度对铬浓度分(fēn)稚的影响,还研究了晶粒尺寸对铬浓度分(fēn)布的影响。一般来说,这些模型在研究敏化与去敏化的过程中是相当成功的,但是这些模型只能(néng)给出铬在晶界处沿某个方向的分(fēn)布情况,并不能(néng)显示整个區(qū)域内的分(fēn)布情况。
本文(wén)的研究目的是采用(yòng)更加快速、无损、能(néng)够用(yòng)于现场的实验方法来检测不锈钢的晶间腐蚀,研究各因素对不锈钢晶间腐蚀的影响,并且通过建立合理(lǐ)的理(lǐ)论模型,模拟沉淀物(wù)的析出过程、铬在整个區(qū)域内的三维浓度分(fēn)布、以及不同实验条件对不锈钢晶间腐蚀的影响。本文(wén)采用(yòng)電(diàn)化學(xué)动電(diàn)位再活化法(EPR)法研究了固溶处理(lǐ)以及敏化处理(lǐ)对304、316不锈钢晶间腐蚀的影响,并通过扫描電(diàn)子显微镜(SEM)、X射線(xiàn)能(néng)谱(EDS)、電(diàn)子背散射衍射(EBSD)对晶间腐蚀做了进一步的研究,探讨了引起不锈钢晶间腐蚀变化的因為(wèi)。通过元胞自动机方法(CA)模拟了晶粒的生長(cháng)、富铬碳化物(wù)的析出过程、铬的三维浓度分(fēn)布,直观地展示了固溶处理(lǐ)和敏化处理(lǐ)等实验条件对晶间腐蚀的影响。另外,还通过元胞自动机方法,研究了冷加工对304不锈钢晶间腐蚀的影响,模拟了冷加工过程中的重结晶和粒径的变化情况,讨论了粒径的变化以及敏化处理(lǐ)对富铬碳化物(wù)的析出、铬浓度分(fēn)布的影响。西安不锈钢耐酸板本文(wén)利用(yòng)電(diàn)位阶跃法研究了304不锈钢的晶间腐蚀行為(wèi),找到了*佳的实验条件,并讨论了不同处理(lǐ)条件对304不锈钢晶间腐蚀的影响。论文(wén)的主要研究内容和研究结果如下:
1.304不锈钢晶间腐蚀的实验与理(lǐ)论研究
将304不锈钢在900、1000和1100℃固溶处理(lǐ)0、0.25、0.5、1、2和6小(xiǎo)时,然后在650℃敏化12小(xiǎo)时。為(wèi)了研究敏化处理(lǐ)对304不锈钢晶问腐蚀的影响,首先将试样在1100℃固溶处理(lǐ)1小(xiǎo)时,然后在600、650和700℃敏化0-72小(xiǎo)时。从電(diàn)化學(xué)动電(diàn)位再活化法得到的结果可(kě)知,随着固溶处理(lǐ)温度的升高和固溶时间的增加,敏化度不断降低。对于没有(yǒu)经过固溶处理(lǐ)的试样来说,其敏化度高达85.1%,而固溶处理(lǐ)后的试样其敏化度下降得非常明显,例如,当试样在1100℃固溶处理(lǐ)的时间从0延長(cháng)到6小(xiǎo)时,敏化度从85.1%降到了10.4%。在其它的固溶处理(lǐ)温度下,敏化度随固溶处理(lǐ)时间的变化情况也是一样的,随着固溶处理(lǐ)时间的增加而降低,这表明不锈钢晶间腐蚀的程度是逐渐减弱的。而随着敏化温度的升高,敏化度逐渐增加。当敏化时间為(wèi)24小(xiǎo)时,敏化度从21.9%上升到
33.3%,这意味着晶间腐蚀随着敏化温度的升高是加重的。出SEM得到的腐蚀形貌图,非常清楚地显示了固溶处理(lǐ)温度、时间以及敏化温度对晶间腐蚀的影响,与電(diàn)化學(xué)实验的结果是一致的。為(wèi)了进一步研究引起晶间腐蚀的因素,分(fēn)析了铬在晶界处的浓度与晶粒大小(xiǎo)之间的关系,其结果与理(lǐ)论计算相符合,这说明晶粒尺寸的改变引起了晶间腐蚀的变化。而敏化温度对晶间腐蚀的影响则主要是由于铬的扩散速率而引起的。温度越高,铬原子的扩散速率越快,析出的沉淀物(wù)也就越多(duō),因此,晶间腐蚀的程度随着敏化温度的升高逐渐加重。采用(yòng)元胞自动机模拟方法,模拟了晶粒的生長(cháng),富铬碳化物(wù)的析出以及铬的三维浓度分(fēn)布,形象地反映了晶粒尺寸、敏化温度等对晶间腐蚀的影响。
2.316不锈钢晶间腐蚀的实验与理(lǐ)论研究
将316不锈钢在1000、1050和1100℃固溶处理(lǐ)0、0.25、0.5、1和2小(xiǎo)时,然后在700℃敏化48小(xiǎo)时。為(wèi)了研究敏化处理(lǐ)对316不锈钢晶间腐蚀的影响,首先将试样在1100℃固溶处理(lǐ)1小(xiǎo)时,然后在600、650和700℃敏化0-96小(xiǎo)时。西安不锈钢耐酸板根据電(diàn)化學(xué)动電(diàn)位再活化法得到的结果可(kě)知,随着固溶处理(lǐ)温度、时间的升高,敏化度不断降低。当试样没有(yǒu)经过固溶处理(lǐ)时,试样的敏化度高达90%,而在1100℃固溶处理(lǐ)后,敏化度急剧下降。当固溶处理(lǐ)时间从0.25小(xiǎo)时增加到2小(xiǎo)时,敏化度从35.2%几乎降到了0%。在1000℃和1050℃,试样的敏化度随着固溶处理(lǐ)时间的变化趋势与在1100℃时的变化趋势基本相同,这说明不锈钢晶间腐蚀的程度是逐渐减弱的。而随着敏化温度的升高,敏化度逐渐增加,这意味着晶间腐蚀随着敏化温度的升高而加重。由SEM得到的腐蚀形貌图,清楚地显示了固溶处理(lǐ)温度、时间以及敏化温度对晶间腐蚀的影响,与電(diàn)化學(xué)实验的结果是一致的。EBSD实验结果表明,低∑-CSL晶界的比例并没有(yǒu)随着固溶处理(lǐ)温度的升高而增加,这说明了晶间腐蚀随着固溶处理(lǐ)温度、时间的增加而减轻并不是由于低∑-CSL晶界的变化引起的。对于经过敏化处理(lǐ)的试样来说,其低∑-CSL晶界的含量随着敏化温度的升高不断增加,说明晶间腐蚀应该随着敏化温度的升高而减弱,但这与EPR的实验结果是相矛盾的。所以敏化处理(lǐ)对不锈钢晶间腐蚀的影响也不是低∑-CSL晶界的变化引起的。而从SEM得到的实验结果可(kě)以看到,晶粒的大小(xiǎo)随着固溶处理(lǐ)和敏化处理(lǐ)条件的变化呈现出规律性的变化趋势,能(néng)够很(hěn)好地解释不同实验条件对晶间腐蚀的影响。因此采用(yòng)元胞自动机模拟方法模拟了晶粒的生長(cháng)、富铬碳化物(wù)的析出以及铬的三维浓度分(fēn)布,形象地反映了晶粒尺寸、敏化温度等对晶间腐蚀的影响。
3.元胞自动机法研究冷加工对不锈钢晶间腐蚀的影响
采用(yòng)元胞自动机法模拟了冷加工304不锈钢晶间腐蚀的影响,模拟了重结晶过程以及敏化时间、变形量对晶间腐蚀的影响,清楚地显示了各因素对沉淀物(wù)的析出、铬浓度分(fēn)布的影响。从模拟结果得到的重结晶动力學(xué)曲線(xiàn)与根据经典的重结晶动力學(xué)方程计算的结果是一致的,说明了该模拟方法的正确性。从模拟结果可(kě)以看到,变形量越大,重结晶后的晶粒尺寸越小(xiǎo)。西安不锈钢耐酸板这是由于变形量越大,变形储存能(néng)增加。从而导致了成核位置的增多(duō),使得重结晶后的晶粒尺寸减小(xiǎo)。随着晶粒尺寸的增大,晶间腐蚀的程度是减弱的。对于敏化温度的影响,则是由于铬的扩散速率受温度影响而造成的。
4.電(diàn)位阶跃法研究304不锈钢的晶间腐蚀
采用(yòng)電(diàn)位阶跃法,结合了恒電(diàn)位脉冲法与電(diàn)化學(xué)再活化法的优点,定量地研究了304不锈钢的晶间腐蚀,讨论了不同实验条件对晶间腐蚀的影响。通过改变实验条件,确定了检测晶间腐蚀的*佳实验方案。结果表明,钝化電(diàn)位对实验结果没有(yǒu)显著的影响。而活化電(diàn)位的影响比较大。在活化電(diàn)位较低时,電(diàn)流能(néng)在更短的时间内达到*大值,并保持基本不变,而当活化電(diàn)位较高时,電(diàn)流上升得较慢,不能(néng)达到*大值。因此,所有(yǒu)实验都是在一个较低的活化電(diàn)位下进行的。西安不锈钢耐酸板SEM结果表明,電(diàn)化學(xué)实验后的试样发生了晶间腐蚀,这说明了電(diàn)位阶跃法可(kě)以用(yòng)来检测不锈钢的晶间腐蚀。与传统的電(diàn)化學(xué)动電(diàn)位再活化法相比,此方法更加快速,而且对试样的损伤也比较小(xiǎo)。
