904L時效對耐腐蝕性的影響

在傳統(tǒng)奧氏體不銹鋼的使用過程中，往往因?yàn)橐恍┛量痰墓ぷ鳝h(huán)境,使其耐蝕性能受到極大的挑戰(zhàn)。為解決這一問題,許多專家、學(xué)者對奧氏體不銹鋼進(jìn)行了深入的研究，特別是通過AOD、VOD冶煉技術(shù)的開發(fā)，有效地降低了不銹鋼中雜質(zhì)元素的含量,并通過增加耐蝕元素的含量,使奧氏體不銹鋼各項(xiàng)性能均得到了極大的提高，由此開發(fā)出許多超級奧氏體不銹鋼,904L就是超級奧氏體不銹鋼典型鋼種之-,由于含有較高含量的Cr、Ni、Mo等合金元素,耐蝕性遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于304、316L奧氏體不銹鋼,主要用于制作石油、化工、環(huán)保、造紙等行業(yè)中長期在苛刻環(huán)境下運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。

高合金不銹鋼會有一些第二相出現(xiàn),如碳化物、氮化物及金屬間相。這些第二相往往會對材料的耐腐蝕性能產(chǎn)生影響。因此,利用電化學(xué)方法對904L不同時效下試樣腐蝕性能的變化情況進(jìn)行研究,為企業(yè)工業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用提供-一定的技術(shù)參考。實(shí)驗(yàn)材料取自工業(yè)化生產(chǎn)的厚度為12mm的904L超級奧氏體不銹鋼熱軋板,其化學(xué)成分如表1所示。

圖1為904L經(jīng)750、800,850、900℃處理和時效12 h的極化曲線。由圖1可以看出,在不同溫度時效12h后的904L存在明顯的鈍化區(qū)，說明樣品在鈍化區(qū)被表面的鈍化膜保護(hù)而免于發(fā)生局部腐蝕;隨著電壓向陽極持續(xù)掃描到某一位置時,腐蝕電流會突然上升并持續(xù)增大，說明樣品的表面發(fā)生了穩(wěn)態(tài)點(diǎn)蝕。由圖1還可以發(fā)現(xiàn),不同熱處理狀態(tài)下的試樣的自腐蝕電位基本相同，說明在這幾種熱處理狀態(tài)下904L耐均勻腐蝕能力基本相近;但是隨著時效溫度的不斷升高，所研究的電極材料的鈍化電流密度不斷增大，說明隨著時效溫度的升高材料的腐蝕速率越來越快，而且四條曲線鈍化區(qū)都不同程度地出現(xiàn)了亞穩(wěn)態(tài)的電流波動,有研究結(jié)果表明，其形狀和波動的幅度與陽極電壓和溫度存在對應(yīng)關(guān)系。不銹鋼良好的耐蝕性來自其表面鈍化膜的穩(wěn)定性與致密性。

隨著時效溫度的升高,這種波動越來越明顯,說明電極表面的電化學(xué)反應(yīng)越來越不均勻。這是由于當(dāng)時效溫度逐漸接近析出敏感溫度時，析出相的出現(xiàn)使得其周圍由于出現(xiàn)貧鉻而降低了鋼的耐腐蝕性能所致。

圖2為904L經(jīng)900℃分別時效3、58、12 h后的極化曲線。由圖2可以看出，隨著時效時間的延長,材料的點(diǎn)蝕電位逐漸下降,說明樣品越容易發(fā)生點(diǎn)蝕,而且其鈍態(tài)電流密度也越大,也就是說,隨著時效時間的延長,材料的腐蝕速率也逐漸加快。這是由于隨著時效時間的延長,金屬中的析出相也越來越多,使得某些區(qū)域Cr和 Mo缺失,且這些區(qū)域形成的鈍化膜較其他區(qū)域而言比較薄弱，點(diǎn)蝕易于在這些區(qū)域發(fā)生。

綜合圖1和圖2，可以看出, 904L發(fā)生鈍化時，致鈍電流密度小,維鈍電流密度低,鈍化后的電位范圍廣，因此它容易獲得鈍化,鈍態(tài)穩(wěn)定性高，這與904L含有較高含量的合金元素Cr、Mo有關(guān)。這兩種合金元素很大程度上提高了鈍化膜的穩(wěn)定性，從而使其耐點(diǎn)蝕性能維持在較高的水平。

904L發(fā)生鈍化時,致鈍電流密度小,維鈍電流密度低,鈍化后的電位范圍廣,因此它容易獲得鈍化,鈍態(tài)穩(wěn)定性高,而且它們的點(diǎn)蝕電位基本都維持在1.0 mV左右,這與904L含有較高Cr ,Mo合金元素有關(guān)。這兩種合金元素很大程度上提高了鈍化膜的穩(wěn)定性,從而使其耐點(diǎn)蝕性能維持在較高的水平。隨著時效溫度逐漸接近鋼的析出敏感溫度以及隨著時效時間的延長,兩種超級奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能明顯下降。