Mn对23%Cr节Ni型双相不锈钢热压缩后的腐蚀行为影响研究

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节Ni型双相不锈钢采用以Mn取代Ni的成分设计扩大奥氏体相区,达到稳定奥氏体相的目的。由于两相层错能的差异,热变形过程中两相的软化机制不同,造成晶粒尺寸、晶界数量和分布的差异,影响点蚀、晶间腐蚀以及钝化行为。本文基于热压缩实验,通过动电位极化曲线、交流阻抗谱、双环动电位再活化以及XPS等方法研究了不同Mn添加(6.3%、10.3%、14.1%)对23%Cr节Ni型双相不锈钢点蚀、晶间腐蚀行为以及钝化膜成分的影响,旨在寻找具有优异耐蚀性能匹配的热加工参数,为轧制工艺制定提供参考,拓宽节Ni型双相不锈钢的应用领域。变形组织分析发现在800℃/0.01-1 s-1压缩时,铁素体发生动态再结晶,奥氏体处于再结晶形核阶段。在900-1050℃/0.1-10 s-1压缩后,铁素体组织软化以DRV为主,奥氏体发生以DRX为主的软化。在900℃/0.1-1 s-1、1050℃/0.1-10 s-1条件下压缩有利于实验钢显微组织的再结晶细化。6.3%和10.3%Mn添加可促进奥氏体的再结晶软化,而14.1%Mn添加会弱化奥氏体再结晶效果。不同变形条件下试样的点蚀电位波动较大,变形后试样的点蚀电位均低于固溶态试样。在0.1和1 s-1压缩后,6.3%Mn试样的点蚀电位较高。当应变速率增加至10 s-1时,10.3%Mn实验钢的点蚀电位较高。在900-1050℃/0.1-1 s-1条件下,6.3%Mn和10.3%Mn实验钢再结晶细化程度较14.1%Mn高,有利于Cr的扩散形成连续的钝化膜,增加钝化膜的电阻特性和致密度,提高实验钢的耐点蚀性能。过高Mn添加因弱化了再结晶过程,削弱了Cr的扩散,同时Mn添加会降低实验钢点蚀当量,不利于提高材料点蚀性能。点蚀坑主要分布在?/?、?/?、?/?界面以及晶界和相界附近处。相同变形温度下随应变速率增加腐蚀程度加深。同一应变速率,随变形温度从900升高至1050℃,腐蚀坑数量减少,腐蚀程度减弱。固溶态试样晶间腐蚀敏感度随Mn含量增加逐渐增大,14.1%Mn固溶试样的耐晶间腐蚀性能较差。在0.1 s-1/900-1150℃压缩后,14.1%Mn实验钢晶间腐蚀敏感度最低。1-10 s-1/900-1150℃压缩后,10.3%和14.1%Mn钢晶间腐蚀敏感度最低,耐晶间腐蚀性能较好。中、高Mn变形试样具有优异的耐晶间腐蚀性能。Mn含量增加能够使得热压缩试样的耐晶间腐蚀性优于相应Mn含量固溶态试样的热加工参数范围扩大。腐蚀坑沿着?/?、?/?以及晶界交汇处扩展,逐渐形成“项链状”、“台阶状”的腐蚀沟壑,甚至形成明显的腐蚀台阶。Mn含量增加能一定程度提高实验钢的耐晶间腐蚀性能。钝化膜的成分中含有Fe2O3、Fe3O4、Fe OOH、Cr2O3、Cr(OH)3、Mn O、Mn OOH、Ni O等金属氧化物/氢氧化物存在,同时还有Fe、Cr、Mn、Ni等金属单质,各物质的占比随Mn的变化存在差异。实验钢钝化膜表层中富含Fe OOH、Cr(OH)3和Mn O,内层主要含有Fe2O3、Cr2O3以及Mn OOH。在900℃/1 s-1压缩后,10.3%Mn试样组织中两相再结晶细化程度最佳,晶界数量增加,有利于钝化膜厚度的增加。
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