影響點蝕的因素有材料因素和環境因素,其中以合金元素的影響最為重要。
鉻是提高鋼的耐蝕性的主要元素,鉻含量增至25%時,點蝕電位明顯增高,點蝕速率明顯下降。但在含氮雙相不銹鋼中,鉻含量增至30%時,耐點蝕能力反而下降,這是由于較多的氮溶于奧氏體,提高了奧氏體的點蝕抗力,致使鐵素體相優先溶解。提高鉻含量還會加速α→σ+y2的分解,增加脆化傾向,因此雙相不銹鋼中的鉻含量一般控制在25%以下。
在(zai)強氧化(hua)性(xing)酸和一些還(huan)原性(xing)介質中(zhong),只(zhi)靠鉻的(de)(de)鈍化(hua)作用尚不足(zu)以維持其(qi)耐(nai)蝕性(xing),還(huan)需要添加(jia)抑(yi)制陽(yang)極溶解的(de)(de)元素,如鎳、鉬、硅(gui)等,尤其(qi)是鉬。在(zai)中(zhong)性(xing)氯(lv)化(hua)物的(de)(de)溶液中(zhong),鉻與鉬的(de)(de)配合能顯著提高鋼(gang)的(de)(de)耐(nai)點蝕性(xing)能。
鉬顯著提高雙相不銹鋼的耐點蝕性能。鉬富集在靠近基體的鈍化膜中,提高了鈍化膜的穩定性,但鉬促進一些脆性相σ、X等的析出,尤其當鋼中的鉬含量在3.5%以上時,影響更為嚴重。在新一代超級雙相(xiang)不銹鋼中含3%~4%Mo,但由于含有較高的氮及較好的相平衡,延緩了脆性相的析出。
鎳(nie)(nie)在(zai)雙相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)主要(yao)作用是控制好組織,選擇(ze)適當(dang)的(de)鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang),使α和γ相(xiang)各占50%左右。鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)高(gao)于最(zui)佳(jia)(jia)值,y相(xiang)含(han)(han)量(liang)大(da)于50%,α相(xiang)中(zhong)顯著富鉻,易在(zai)700~950℃轉(zhuan)變成。相(xiang)等,鋼的(de)塑(su)韌性(xing)(xing)下(xia)降;如果鎳(nie)(nie)含(han)(han)量(liang)低于最(zui)佳(jia)(jia)值,α相(xiang)含(han)(han)量(liang)高(gao),也會(hui)得(de)到(dao)低的(de)韌性(xing)(xing),固(gu)態結晶時δ相(xiang)立即形成,對鋼的(de)焊接(jie)性(xing)(xing)不(bu)利。
氮(dan)在雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)的(de)作用(yong)日益受到重視(shi),在新一代超級雙相(xiang)不銹(xiu)鋼中(zhong)都加入(ru)氮(dan)作為合金(jin)元素。許多學者都致力于(yu)研究氮(dan)的(de)作用(yong)機制,并提出了一些通過氮(dan)合金(jin)化而(er)改善耐點蝕性能的(de)機理(li),主要(yao)有(you)氨形成理(li)論(lun)、表面(mian)富集理(li)論(lun)等。
氨形成理論認為,從不銹鋼中分解的氮消耗小孔或縫隙溶液中的H+,形成NH+4,使初始小孔的pH升高,促進小孔再鈍化,并檢測到鈍化膜中存在NH+4或者NH3。也有學者認為,氮與鉬、鉻之間存在協同作用,如氮和鉬產生游離的NH和MoO2-4吸附在鈍化表面,NH+4的緩蝕有助于MoO2-4的穩定,并與靠近氧化物和金屬界面的鎳共同使雙相不銹鋼的鈍化膜保持均一性。
表面(mian)富集理論認為,氮會在長時間(jian)的(de)鈍化(hua)期(qi)間(jian)內,于鈍化(hua)膜(mo)(mo)下(xia)大量富集,這種富集能阻(zu)止或者降低鈍化(hua)膜(mo)(mo)破(po)損后基底層的(de)溶解速(su)率。這些(xie)富集的(de)氮能與鉬或鉻發生(sheng)化(hua)學(xue)相互作用,防止表面(mian)形成高(gao)密(mi)度電流,避免(mian)發生(sheng)點蝕。
氮(dan)(dan)對(dui)雙相不(bu)銹鋼耐點(dian)蝕的影(ying)響與其影(ying)響合金元素(su)(su)在(zai)兩相之(zhi)間的分配(pei)有關,氮(dan)(dan)可使鉻、鉬(mu)元素(su)(su)從鐵素(su)(su)體(ti)相向奧(ao)氏(shi)體(ti)中轉移,鋼中的氮(dan)(dan)含(han)量(liang)越高(gao),兩相中合金元素(su)(su)之(zhi)差(cha)越小(xiao)。同(tong)時氮(dan)(dan)在(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)中的溶解度遠(yuan)高(gao)于在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)中,上述原因使奧(ao)氏(shi)體(ti)相的點(dian)蝕電(dian)位提高(gao),從而提高(gao)了(le)整(zheng)體(ti)點(dian)蝕電(dian)位。
錳(meng)對雙相(xiang)不銹鋼(gang)的耐點蝕(shi)(shi)性(xing)能不利,這是(shi)由(you)于錳(meng)主要與硫結(jie)合,形成(cheng)硫化(hua)錳(meng),大(da)多沿晶界分布,成(cheng)為點蝕(shi)(shi)敏(min)感(gan)點。
銅在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)對點(dian)蝕的(de)影響(xiang)尚(shang)有爭(zheng)議。在(zai)雙(shuang)相不(bu)銹鋼(gang)鍛件中(zhong)(zhong),銅加入量不(bu)超過(guo)(guo)2%,在(zai)鑄(zhu)件中(zhong)(zhong)最高不(bu)超過(guo)(guo)3%,主要是從(cong)鋼(gang)的(de)熱塑性和可焊性方面來考慮的(de)。
研究者研究了銅在Ferralium 255中的作用,認為銅與溶液中的Cl-反應形成的CuCl2沉積在鈍化膜表面MnS夾雜處,防止了點蝕的形成。
碳對雙相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)的耐點蝕性能是有(you)害的,但隨鋼(gang)中氮含量的增(zeng)加,碳的不(bu)利作用減弱。
綜上所述,在氯化物環境中影響點蝕(shi)的主(zhu)要合金元素是(shi)鉻、鉬和氮。研究者(zhe)為便于(yu)描述合金元素與耐(nai)點蝕(shi)性能(neng)之間的關系(xi),建立了(le)數學(xue)關系(xi)式,提出了(le)點蝕(shi)抗力當(dang)量值(zhi)或稱耐(nai)點蝕(shi)指數 PREN(pitting resistance equivalent number),其中最常用的關系(xi)式:
PREN16=C+3.3Mo+16N (9.12)
PREN30=Cr+3.3Mo+30N (9.13)
常使用16作為氮的系數,還建立了引入其他元素的數學關系式。這些關系式給出了一個快捷的評定點蝕抗力的方法,但是它只考慮鉻、鉬、氮的作用,而沒有考慮組織的不均一性和析出相的影響。有決定性的鉻、鉬、氮等元素在兩相之間的分配并不平衡,這些元素的貧化區必然是抗點蝕的最弱區,易優先遭到腐蝕。因此,應分別計算每一相的PREN,鋼的實際點蝕抗力取決于PREN低的相。通過選擇合適的固溶溫度,使兩相獲得相當的PREN,會使鋼具有最佳的耐點蝕性能。高氮的雙相不銹鋼通過適宜的固溶溫度可以使兩相的PREN相當。例如,022Cr25Ni7Mo4N(SAF 2507)超級雙相不銹鋼經1075℃固溶處理可取得兩相都相近的PREN,如表9.44所示。氮主要集中于奧氏體相中,改善了它的點蝕抗力,同時也提高了整體鋼的耐點蝕性能。

金屬間化合物中以。相對鋼的點蝕性能影響最大,少量析出的。相即可惡化鋼的耐點蝕性能。非金屬夾雜物的組成及其分布對點蝕也有重大影響。關于鋼中硫化物夾雜影響的研究指出,FeS、MnS等一類簡單硫化物,在FeCl3溶液中只是
自身的化(hua)(hua)學(xue)溶解,溶解后(hou)反應(ying)即終(zhong)止,對基體不(bu)會(hui)帶來影響。還有一類是以硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)為(wei)外(wai)殼包圍著的氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),或在(zai)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)中(zhong)分布有極微(wei)小硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)質點的復(fu)合(he)夾雜(za)物(wu)。這些氧(yang)化(hua)(hua)物(wu)主(zhu)要是鋁(lv)(lv)、鈣、鎂的復(fu)合(he)氧(yang)化(hua)(hua)物(wu),硫(liu)化(hua)(hua)物(wu)主(zhu)要是(Ca,Mn)S或(Fe,Mn)xS。這種復(fu)合(he)夾雜(za)物(wu)在(zai)FeCl3溶液中(zhong)浸泡很短時間就會(hui)在(zai)夾雜(za)和基體間產生極窄的縫隙(xi)或微(wei)小孔洞,繼(ji)之腐(fu)蝕(shi)從縫隙(xi)處開始向基體金(jin)屬蔓延,形成稍大的蝕(shi)坑(keng),并(bing)迅速擴大,在(zai)金(jin)屬表面留下大小不(bu)等、肉眼可見的蝕(shi)坑(keng)。為(wei)提高鋼的點蝕(shi)性能,宜用硅鈣取代(dai)鋁(lv)(lv)以及降低鋼中(zhong)硫(liu)、錳(meng)量都是有效辦法。
另外,在評價不銹鋼耐點蝕性能時,常采用測定其在特定溶液體系(如含侵蝕性Cl-)中的臨界點蝕溫度(critical pitting temperature,CPT)的方法。

