AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的比較研究
近年來(lái)，Cr-Mn奧氏體不銹鋼（Cr-Mn ASS）越來(lái)越多地用于家庭用品、辦公用品、電燈桿等的制造，正在成為300系列不銹鋼的替代品。但是有關(guān)這種不銹鋼的敏化行為的研究卻很少。因此，本文對(duì)AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕進(jìn)行了系統(tǒng)比較。我們分別利用光學(xué)顯微鏡（ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A試驗(yàn)）和電化學(xué)試驗(yàn)（雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR））對(duì)這兩種鋼的敏化度進(jìn)行了定性和定量比較分析。
使用等溫時(shí)間-溫度-敏化圖比較了熱處理對(duì)這兩種鋼敏化區(qū)的影響。電化學(xué)試驗(yàn)（DLEPR）結(jié)果表明，在700℃時(shí)，當(dāng)時(shí)效時(shí)間超過(guò)2880min時(shí)，AISI 304不銹鋼開(kāi)始從敏化恢復(fù)，而Cr-Mn奧氏體不銹鋼在11520min時(shí)，敏化度繼續(xù)增加，最大達(dá)到60.70%。通過(guò)使用電子探針顯微分析儀（EPMA）對(duì)這兩種鋼進(jìn)行線掃描發(fā)現(xiàn)了鉻貧化區(qū)并對(duì)其進(jìn)行了比較。發(fā)現(xiàn)敏化的Cr-Mn奧氏體不銹鋼的貧化區(qū)要比AISI 304不銹鋼的寬許多。
關(guān)鍵詞：Cr-Mn奧氏體不銹鋼 AISI 304不銹鋼 晶間腐蝕
奧氏體不銹鋼（ASS）具有良好的耐腐蝕性能，機(jī)械強(qiáng)度大，焊接性能好，廣泛用作化工、石油化工、化肥、發(fā)電、核電工業(yè)等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。當(dāng)奧氏體不銹鋼暴露在水環(huán)境中時(shí)，在表面形成一層Cr2O3鈍化膜，具有卓越的耐腐蝕性能。奧氏體不銹鋼系列主要分為兩類，300系列和200系列。奧氏體不銹鋼中最常用的是300系列（主要是AISI 304和316不銹鋼）。通常300系列不銹鋼中要加入鎳。添加鎳穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)，改進(jìn)成型性能，焊接性能，韌性和擴(kuò)展酸環(huán)境中的耐腐蝕性。但是由于印度國(guó)內(nèi)的鎳價(jià)高，供應(yīng)不足，印度的生產(chǎn)企業(yè)轉(zhuǎn)向生產(chǎn)新不銹鋼鋼種“200系列”，該系列不銹鋼有望替代300系列。200系列的主要成分為錳、鉻、氮和少量鎳。該系列也稱為Cr-Mn奧氏體不銹鋼（Cr-Mn ASS）。雖然該系列的耐腐蝕性能、成型性和焊接性與300系列不在一個(gè)等級(jí)，但可用于對(duì)耐腐蝕性能要求不高的用途，如家庭用品、辦公用品、電燈桿、建筑、室外裝置等，替代300系列奧氏體不銹鋼。此外，與300系列相比，200系列更加經(jīng)濟(jì)。
Charles說(shuō)明過(guò)Cr、Ni和Mn合金元素對(duì)奧氏體相的穩(wěn)定作用。在降低鎳含量，增加錳含量時(shí)奧氏體相也是穩(wěn)定的。然而這會(huì)使奧氏體相中的鉻的溶解極限下降。因此，為了保證奧氏體組織不變，須把Cr-Mn奧氏體不銹鋼中的鉻含量下降到15～16wt%。該鉻含量比AISI304不銹鋼中的18～20wt%的鉻含量要低。這說(shuō)明Cr-Mn奧氏體不銹鋼的耐腐蝕性能比AISI 304要差，應(yīng)用范圍比AISI 304要小得多。
當(dāng)奧氏體不銹鋼在450～900℃的溫度緩慢加熱或冷卻時(shí)，奧氏體不銹鋼會(huì)產(chǎn)生敏化。該現(xiàn)象包括從晶界和鄰近基體萃取鉻，在晶界形成富Cr碳化物，使貧鉻區(qū)擴(kuò)展到晶界的兩側(cè)。貧鉻區(qū)易產(chǎn)生晶間腐蝕（IGC）。碳和鉻是控制敏化的主要成分變量。由于300系列奧氏體不銹鋼含鉻量大，其耐晶間腐蝕性能優(yōu)于Cr-Mn奧氏體不銹鋼。眾所周知，降低碳含量會(huì)使開(kāi)始敏化現(xiàn)象所需的時(shí)間更多。一般來(lái)說(shuō)，Cr-Mn奧氏體不銹鋼的碳含量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于300系列不銹鋼。人們廣泛地研究過(guò)300系列奧氏體不銹鋼的敏化行為。然而卻鮮見(jiàn)對(duì)200系列奧氏體不銹鋼敏化行為的研究。
Cr-Mn奧氏體不銹鋼的主要用途都涉及焊接等加工工藝，這會(huì)在熱影響區(qū)形成碳化鉻析出，進(jìn)而降低耐腐蝕性能。因此，在將該鋼推廣使用前，需認(rèn)真研究該鋼的晶間腐蝕行為T(mén)aiwade等人報(bào)導(dǎo)說(shuō)，在焊接過(guò)程中Cr-Mn奧氏體不銹鋼產(chǎn)生敏化，他們還簡(jiǎn)單地探討了Cr-Mn奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕行為。Rao等人在1 M H2SO4中對(duì)Cr-Mn奧氏體不銹鋼的電化學(xué)腐蝕行為進(jìn)行了研究。
他們強(qiáng)調(diào)指出，與300系列奧氏體不銹鋼相比，對(duì)200系列不銹鋼的腐蝕行為的研究工作還是相當(dāng)有限，但是世界各地要求使用200系列不銹鋼代替300系列的呼聲日益增加，特別是印度和中國(guó)的呼聲更加強(qiáng)烈。目前，在不銹鋼的總產(chǎn)量中，200系列的產(chǎn)量?jī)H占10%左右。這也是進(jìn)行該研究的動(dòng)機(jī)。本研究愿為提供Cr-Mn奧氏體不銹鋼的電化學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)起到拋磚引玉的作用。在本研究中，我們比較了敏化對(duì)AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的影響情況。我們采用ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A和E試驗(yàn)研究了這兩種鋼的晶間腐蝕行為及其對(duì)不同熱處理產(chǎn)生的顯微組織的影響。利用雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR）比較了敏化度（DOS）。利用電子探針顯微分析儀（EPMA）進(jìn)行線掃描，在這兩種鋼中發(fā)現(xiàn)了貧鉻區(qū)，并對(duì)其進(jìn)行了比較。
試驗(yàn)所用的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼是從當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)購(gòu)買(mǎi)的薄板。表1所示為通過(guò)光電直讀光譜儀分析所獲得的化學(xué)成分。
為了避免切割過(guò)程中產(chǎn)生熱影響區(qū)，ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A，方法E和電化學(xué)測(cè)試用的試樣是采用電火花線切割加工設(shè)備從薄板上切下來(lái)的。ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法E測(cè)試用的試樣尺寸為70mm×10mm×3mm，其它試驗(yàn)用試樣的尺寸為10mm×10mm×3mm。所有試樣在1050℃的溫度進(jìn)行了為時(shí)1h的固溶退火，接著進(jìn)行了水淬。然后，在溫度550、600、650、700、750、8 0 0和8 5 0℃（±1℃）對(duì)固溶退火試樣進(jìn)行了5～11520min不等的等溫時(shí)效處理，接著進(jìn)行空氣冷卻。
尺寸為10mm×10mm×3mm的試樣制備方法如下。樣品用銀膏與黃銅螺栓（φ8mm）進(jìn)行電氣連接。利用M3螺紋將雙頭螺栓與直徑3mm的銅線進(jìn)行連接。然后把組裝好的試樣安裝在自硬樹(shù)脂內(nèi)，暴露出試樣的一個(gè)面進(jìn)行測(cè)試。先利用180、240、400和600號(hào)砂紙，接著再用涂有0.75μ氧化鋁（Al2O3）膏對(duì)暴露的試樣表面進(jìn)行拋光。在每次測(cè)試前，在蒸餾水中對(duì)試樣進(jìn)行超聲波清洗。
在進(jìn)行ASTM 標(biāo)準(zhǔn)A-262 方法A測(cè)試時(shí)，使用的是恒電位儀（Solartron-1285）。在試驗(yàn)A中試樣在電流密度為1A/cm2的10 wt%草酸溶液中進(jìn)行了為時(shí)90s的電解腐蝕。然后在光學(xué)顯微鏡（ZeissAxiolab）下檢查了試樣。在進(jìn)行方法E測(cè)試時(shí)，試樣暴露在沸騰的16% H2SO4 + 100 gl-1 CuSO4溶液中24h，然后在直徑3 mm的頂桿上將試樣彎曲180°，在低倍（20 ）下檢查彎曲的試樣有無(wú)裂紋。有晶間腐蝕的試樣上會(huì)出現(xiàn)裂紋。然后利用這兩次試驗(yàn)獲得的信息構(gòu)建時(shí)間－溫度－敏化（TTS）圖。時(shí)間－溫度－敏化（TTS）圖是利用軟件ORIGIN PRO 8構(gòu)建的。
雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR）測(cè)試是在室溫（27℃）條件下，在由0.5 M H2SO4 + 0.01M NH4SCN組成的溶液中進(jìn)行的。試驗(yàn)采用恒電位儀（Solartron-1285），在傳統(tǒng)三電極電化電池中進(jìn)行的，反電極為鉑電極，參比電極為飽和甘汞電極，試樣為工作電極。 在試樣暴露前，利用干燥（無(wú)氧）氮?dú)鈱?duì)試驗(yàn)溶液脫氣1h。在獲得近穩(wěn)態(tài)開(kāi)路電位（大約45min）后，開(kāi)始進(jìn)行所有的雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR）測(cè)試。測(cè)試的掃描速率為6 V/h，電位范圍為-500 mV（SCE）到+300 mV，是正向掃描。為了進(jìn)行反向掃描，改變掃描方向，把電位降低到-500 mV。
在正向和反向掃描過(guò)程中，分別測(cè)量峰值活化電流密度（Ia）和峰值再活化電流密度（Ir）。然后按照（Ir/Ia）×100的比計(jì)算%敏化度（DOS）。使用安裝有電子探針顯微分析儀（EPMA）的掃瞄式電子顯微鏡（SEM）對(duì)這兩種鋼的兩個(gè)試樣的每個(gè)試樣進(jìn)行EPMA線掃描。通過(guò)線掃描確定晶界的合金元素的化學(xué)成分。圖1所示為在晶界附近的不同位置進(jìn)行的EPMA線掃描。圖1所示的掃描位置為在700℃進(jìn)行熱處理120min的Cr-Mn奧氏體不銹鋼試樣上的掃描位置。每次對(duì)一組25個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行線掃描。在700℃進(jìn)行120min固溶退火的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼也進(jìn)行類似的線掃描。
圖2（ a ）和（ b ）所示為按照A S T M 標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A腐蝕后固溶退火處理的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的光學(xué)顯微照片。從圖中可看出，兩種鋼為單一相奧氏體組織，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)碳化物蹤跡。
3.1 定性比較
在按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A進(jìn)行測(cè)試后，熱處理的這兩種鋼試樣的顯微組織分類如下：
階梯式組織：僅在晶粒間有階梯，在晶界沒(méi)有溝槽。
二元組織：除了階梯外，在晶界還有一些溝槽，但沒(méi)有一個(gè)晶粒完全被溝槽包圍。
溝槽組織：一個(gè)或多個(gè)晶粒完全被溝槽包圍。
為了對(duì)這兩種鋼進(jìn)行定性比較，我們借助ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法A測(cè)試，研究了時(shí)效時(shí)間和溫度對(duì)這兩種鋼的顯微組織行為的影響。圖3（a）～3（h）和圖4（a）～（h）所示分別為在700℃的溫度進(jìn)行不同時(shí)間熱處理的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的光學(xué)顯微照片。在圖3（a）和圖4（a）中，觀察到有部分碳化物腐蝕和析出，因此將它們稱之為“二元”組織。這說(shuō)明在溫度為700℃，時(shí)效時(shí)間為15min時(shí)，這兩種鋼無(wú)法使碳化物徹底析出。從圖3（b）～（h）和圖4（b）～（h）中可看出，碳化鉻沿所有晶界析出，所以稱之為“溝槽”組織。從圖3（a）～（f）和4（a）～（f）可看出，隨著時(shí)效時(shí)間的增加，碳化物沿晶界的析出也增加。從圖3（g）和3（h）可看出，當(dāng)時(shí)效時(shí)間進(jìn)一步延長(zhǎng)到5670min和11520min時(shí)，AISI 304不銹鋼中的碳化物析出強(qiáng)度下降，而從圖4（g）和4（h）可看出，Cr-Mn奧氏體不銹鋼中的碳化物析出強(qiáng)度進(jìn)一步增加。
圖5（a）～（f）和6（a）～（f）所示分別為在600～850℃的溫度范圍，恒定時(shí)效時(shí)間為1h的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的顯微組織照片。在600℃熱處理1h時(shí)，AISI 304不銹鋼呈現(xiàn)“階梯”式組織（圖5（a）。在溫度650℃時(shí)觀察為“二元”組織，在該溫度，碳化物開(kāi)始析出。在溫度750℃時(shí)，碳化物析出，腐蝕進(jìn)一步加劇。圖5（c）和（d）所示為“溝槽”組織。在800℃時(shí)（圖5（e））,觀察到有少量碳化物。但是，當(dāng)溫度增加到800℃時(shí)，沒(méi)有觀察到碳化物析出，而且在在圖5（f）中可看到”階梯“式組織。在600～850℃的溫度范圍時(shí)效1h時(shí)，Cr-Mn奧氏體不銹鋼呈現(xiàn)全“溝槽”組織（圖6（a）～6（f））。圖6（d）和圖6（e）分別為在溫度750℃和800℃進(jìn)行熱處理的顯微照片，從照片可看出，與其它照片相比，侵蝕并不嚴(yán)重。因此可得出這種結(jié)論：在溫度600、800和850℃不銹鋼對(duì)AISI 304不銹鋼進(jìn)行1h的熱處理并不會(huì)造成304對(duì)晶間腐蝕敏感，而在上述溫度和處理時(shí)間條件下，Cr-Mn奧氏體不銹鋼易于產(chǎn)生晶間腐蝕。
對(duì)呈現(xiàn)“二元”和“溝槽”組織的試樣進(jìn)行了ASTM標(biāo)準(zhǔn)A-262方法E測(cè)試。進(jìn)行該測(cè)試主要是為了確定AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼對(duì)晶間腐蝕的敏感性。試樣彎曲后在有裂紋（龜裂）的表面用于構(gòu)建時(shí)間-溫度-敏化曲線圖。圖7（a）和（b）所示分別為AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的時(shí)間-溫度-敏化曲線圖。使用文獻(xiàn)中所描述的方法評(píng)估了臨界冷卻速率（CCR），在臨界冷卻速率以上不會(huì)發(fā)生敏化。鼻部區(qū)域溫度是敏化所需最短時(shí)間的溫度。
表2給出了時(shí)間-溫度-敏化曲線的敏化的TH（上限值）和TL（下限值）的溫度范圍，鼻部區(qū)域溫度，敏化所需的最短時(shí)間（tmin），臨界冷卻速率（CCR）和位置。
Cr-Mn奧氏體不銹鋼的溫度上限（TH）和溫度下限（TL）分別為905℃和531℃，AISI 304不銹鋼的溫度上限（TH）和溫度下限（TL）分別為778℃ 和568℃。Cr-Mn奧氏體不銹鋼時(shí)間-溫度-敏化曲線圖的溫度范圍是374℃，AISI 304不銹鋼時(shí)間-溫度-敏化曲線圖的溫度范圍是210℃。Cr-Mn奧氏體不銹鋼的溫度范圍要比AISI 304不銹鋼的溫度范圍大得多。這說(shuō)明Cr-Mn奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生晶間腐蝕的溫度范圍相當(dāng)大，而AISI 304不銹鋼易產(chǎn)生晶間腐蝕的溫度范圍相對(duì)較小。
與AISI 304不銹鋼的時(shí)間-溫度-敏化曲線相比，Cr-Mn奧氏體不銹鋼的時(shí)間-溫度-敏化曲線（見(jiàn)圖7（b））向左進(jìn)行了移動(dòng)。時(shí)間-溫度-敏化曲線的位置影響鼻部區(qū)域的溫度和敏化所需的最短時(shí)間。我們發(fā)現(xiàn)Cr-Mn奧氏體不銹鋼鼻部區(qū)域的溫度為725℃，AISI 304不銹鋼鼻部區(qū)域的溫度為719℃。對(duì)Cr-Mn奧氏體不銹鋼來(lái)說(shuō)，鼻部區(qū)域溫度敏化所需最短時(shí)間為8.16min，對(duì)AISI 304不銹鋼來(lái)說(shuō)，鼻部區(qū)域溫度敏化所需最短時(shí)間為17.80min。這表明Cr-Mn奧氏體不銹鋼敏化所需的時(shí)間僅為AISI 304不銹鋼的一半。Cr-Mn奧氏體不銹鋼的臨界冷卻速率（CCR）為23.62℃/min，AISI 304的臨界冷卻速率（CCR）為6.41℃/min。Cr-Mn奧氏體不銹鋼的臨界冷卻速率（CCR）比AISI 304要大。因此為了避免Cr-Mn奧氏體不銹鋼敏化，必須要采用較快的冷卻速率。換句話說(shuō)，臨界冷卻速率值越高，材料對(duì)晶間腐蝕的敏感性就越大。
3.2 定量比較
3.2.1 雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR）測(cè)試
圖8（a）和圖8（b）所示分別為固溶退火AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的雙環(huán)電化學(xué)電動(dòng)位再活化法（DLEPR）的曲線。表3所示為活化峰值電流密度（Ia）、再活化峰值電流密度（Ir）和%DOS（敏化度）。Cr-Mn奧氏體不銹鋼的再活化峰值電流密度（Ir）值比AISI 304不銹鋼的幾乎高一個(gè)數(shù)量級(jí)?？赡苁欠聪驋呙柽^(guò)程中的金屬溶解造成再活化峰值電流密度的發(fā)展。
這說(shuō)明，與AISI 304不銹鋼相比，Cr-Mn奧氏體不銹鋼表面形成的鈍化膜的耐腐蝕性能較低。我們使用DLEPR中產(chǎn)生的最大電流比作為衡量“敏化度”（DOS）的工具。
固溶退火Cr-Mn奧氏體不銹鋼的%DOS極高，為2.92，而AISI 304不銹鋼為0.17%。但是，從圖2（a）和圖2（b）可看出，這兩種不銹鋼在固溶退火后，均為單相奧氏體組織?？赡苁荂r-Mn奧氏體不銹鋼中的%Cr較低造成該鋼中的%D O S極高。為了定量地檢測(cè)時(shí)效時(shí)間對(duì)這兩種鋼的晶間腐蝕的影響，我們對(duì)不同時(shí)效時(shí)間的，在700℃熱處理的試樣進(jìn)行了DLEPR測(cè)試。表3所示為DLEPR測(cè)試結(jié)果。圖9（a）～（h）和圖10（a） ～（h）分別所示為AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼試樣的DLEPR曲線。
使用DLEPR的測(cè)試結(jié)果，確定了有關(guān)這兩種鋼時(shí)效時(shí)間的Ir和%DOS間相互關(guān)系，分別見(jiàn)圖11和12。從圖11和12可看出，在700℃熱處理15min的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼試樣的Ir值分別為0.0005和0.0043 A/cm2，而%DOD值分別為0.78和7.65。這表明在時(shí)效時(shí)間為15min時(shí)，Cr-Mn奧氏體不銹鋼比AISI 304不銹鋼更易于敏化。
在時(shí)效時(shí)間5、30、120和240min時(shí)，也可發(fā)現(xiàn)類似的關(guān)系。在700℃進(jìn)行720min熱處理的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼試樣的Ir值分別為0.0199和0.0109 A/cm2，其%DOS值分別為26.90和19.77。這說(shuō)明在再活化過(guò)程中，AISI 304不銹鋼的金屬溶解比Cr-Mn奧氏體不銹鋼要多。換句話說(shuō)，AISI 304不銹鋼貧鉻區(qū)表面形成的保護(hù)鈍化膜更容易被溶解。
因此，在時(shí)效時(shí)間為720min時(shí)，AISI 304不銹鋼更易于產(chǎn)生晶間腐蝕。在時(shí)效時(shí)間為360、1440和2880min時(shí)，也可看到類似的金屬溶解行為。我們利用EPMA線掃描對(duì)在700℃的溫度進(jìn)行1440min熱處理試樣的金屬溶解行為進(jìn)行了反復(fù)檢查（見(jiàn)圖13）。很明顯，與Cr-Mn奧氏體不銹鋼相比，AISI 304不銹鋼的晶界貧鉻（按wt%計(jì)）較多。因此AISI 304不銹鋼的DOS較高。在時(shí)效時(shí)間為2880min前，這兩種鋼的Ir值和DOS%值增加。
當(dāng)時(shí)效時(shí)間超過(guò)2880min，AISI304不銹鋼的Ir值和DOS%值繼續(xù)下降。這說(shuō)明，當(dāng)時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，敏化的AISI 304不銹鋼開(kāi)始從敏化恢復(fù)。在圖3（h）所示的顯微照片中可以看到這種恢復(fù)。但是在時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，在Cr-Mn奧氏體不銹鋼中看不到這種恢復(fù)行為。與此相反，%DOS值和Ir值增加的很大。在時(shí)效時(shí)間為11520min（8天）時(shí)，AISI 304不銹鋼的%DOS值和Ir值分別下降到0.0123 A/cm2和17.34%，而Cr-Mn奧氏體不銹鋼的值增加到0.0279 A/cm2和60.70%。
3.2.2 電子探針顯微分析儀（EPMA）線掃描
圖13所示為在700℃進(jìn)行120min、1440min和5760min固溶退火和熱處理的AISI304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼的25個(gè)數(shù)據(jù)集上沿晶界的鉻濃度曲線。根據(jù)表2，AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼中Cr的 wt%分別為20%和16%。EPMA線掃描也明顯地說(shuō)明了這一點(diǎn)，從圖13所示的鉻濃度曲線也可看出這一點(diǎn)。在固溶退火的AISI 304和Cr-Mn奧氏體不銹鋼中沒(méi)有檢查到貧化區(qū)。該圖還表明在這兩種鋼的熱處理試樣均有貧化區(qū)。
熱處理Cr-Mn奧氏體不銹鋼試樣的貧化區(qū)要比熱處理AISI 304不銹鋼的貧化區(qū)寬得多。熱處理120min、1440min和5760min的AISI 304不銹鋼的貧化區(qū)中的最小鉻鐵濃度分別為14、11.3和12 wt%左右。由于熱處理5670min試樣的最小鉻濃度比熱處理1440min試樣的最小鉻濃度高得多，所以發(fā)現(xiàn)其%DOS值較低（見(jiàn)表3）。熱處理120min、1440min和5760min的Cr-Mn奧氏體不銹鋼的貧化區(qū)中的最低Cr含濃度分別為9.5和6 wt%。由于最低Cr濃度值持續(xù)下降，所以鈍化膜隨時(shí)效時(shí)間的增加而越來(lái)越弱。因此即使時(shí)效時(shí)間延長(zhǎng)到2880min以上Cr-Mn奧氏體不銹鋼的%DOS也不會(huì)增加，而對(duì)AISI 304不銹鋼來(lái)說(shuō)，由于恢復(fù)，%DOS下降。
1）通過(guò)定量和定性測(cè)試分析，系統(tǒng)地比較了AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼 的晶間腐蝕。
2）根據(jù)光學(xué)顯微照片和DPLEPR結(jié)果可得出如下結(jié)論：在7 0 0℃的溫度，時(shí)效時(shí)間為11520min時(shí)，AISI 304不銹鋼開(kāi)始恢復(fù)，而Cr-Mn奧氏體不銹鋼沒(méi)有這種現(xiàn)象。
3）對(duì)AISI 304不銹鋼來(lái)說(shuō)，在溫度600、800和850℃，1h不足以使其發(fā)生晶間腐蝕。
4）根據(jù)時(shí)間-溫度-敏化曲線圖，可得出這種結(jié)論：與AISI 304SS相比，Cr-Mn奧氏體不銹鋼易于晶間腐蝕的溫度范圍更大，所需時(shí)間更短。
5）通過(guò)進(jìn)行EPMA線掃描表明，在固溶退火的AISI 304不銹鋼和Cr-Mn奧氏體不銹鋼中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)貧化區(qū)。熱處理的Cr-Mn奧氏體不銹鋼的貧化區(qū)比AISI 304不銹鋼的貧化區(qū)要寬得多。
6）即使時(shí)效時(shí)間超過(guò)2880min， Cr-Mn奧氏體不銹鋼的%DOS也不減少。而對(duì)AISI 304不銹鋼來(lái)說(shuō)，由于恢復(fù)，%DOS減少。
7）該研究的總的結(jié)論為：在進(jìn)行相同熱處理時(shí)，Cr-Mn奧氏體不銹鋼比AISI 304不銹鋼更易于發(fā)生晶間腐蝕。Cr-Mn奧氏體不銹鋼敏化行為差的原因是含碳量高，鉻含量低。
8）由于目前對(duì)Cr-Mn奧氏體不銹鋼敏化行為的研究非常有限，所以本文愿起到拋磚引玉的目的。
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