不銹鋼水壺口徑腐蝕行為的研究

謝春玉+黃子?xùn)|

摘 要：本文通過化學(xué)成分檢測(cè)、金相分析、宏觀及微觀檢驗(yàn)技術(shù)手段對(duì)某公司生產(chǎn)的不銹鋼水壺口徑彎曲處出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明：水壺口徑彎曲處腐蝕是由于非標(biāo)200系奧氏體不銹鋼在冷加工過程中，形變誘發(fā)馬氏體相變，而形變馬氏體在腐蝕介質(zhì)中易先發(fā)生腐蝕，從而引發(fā)嚴(yán)重腐蝕損傷。

關(guān)鍵詞：腐蝕；非標(biāo)200系奧氏體不銹鋼；馬氏體相變

Abstract： Through the ways of chemical testing， metallographic analysis， macroscopic and microscopic inspection technology， a study is conducted on the severe corrosion phenomena of the stainless steel kettle caliber in a certain company. The results show that the corrosion is due to the martensitic transformation caused by non-standard 200 series austenitic stainless steels in the process of cold working. The Deformation - induced Martensite is easily corroded in the corrosive medium， causing serious corrosion damage.

Keywords： corrosion； non - standard 200 series austenitic stainless steels； martensitic transformation

中圖分類號(hào)：TG172 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

某公司生產(chǎn)的不銹鋼水壺口徑彎曲處出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕現(xiàn)象，為了查找原因，我們通過化學(xué)成分檢測(cè)、金相分析等技術(shù)手段對(duì)問題產(chǎn)品進(jìn)行分析研究。

一、宏觀及微觀檢驗(yàn)

圖1（a）顯示水壺口徑彎曲處出現(xiàn)銹跡，特別是彎曲變形量越大的地方腐蝕越嚴(yán)重。將表面稍微打磨下后在金相顯微鏡下觀察到圖1（b）其基底表面有著塊狀的腐蝕斑。

二、化學(xué)成分分析

在水壺口彎曲處取樣，通過直讀光譜儀（GS1000）進(jìn)行化學(xué)成分分析，結(jié)果見表1。

該水壺的材料為非標(biāo)200系高錳節(jié)鎳型不銹鋼，高錳節(jié)鎳型不銹鋼是為減少貴金屬Ni的使用，添加Mn、N等元素的經(jīng)濟(jì)型不銹鋼，是典型的亞穩(wěn)定奧氏體不銹鋼，冷變形過程中易誘發(fā)形變馬氏體。

三、金相分析

將水壺口切除一小塊下來，壓平后進(jìn)行鑲嵌，用砂紙逐級(jí)打磨，拋光，然后用王水進(jìn)行腐蝕后，通過金相顯微鏡（Axiovert 40 Mat）觀察。發(fā)現(xiàn)奧氏體基底上出現(xiàn)有形變馬氏體，并且變形量越大馬氏體的量越多，在變形最大處幾乎為馬氏體。而變形量小的形變馬氏體少，甚至沒有，出現(xiàn)了奧氏體-奧氏體/形變馬氏體-形變馬氏體3個(gè)區(qū)域（圖2）。由于馬氏體組織中存在大量的缺陷，如錯(cuò)位、空位等，且馬氏體的腐蝕電位要比奧氏體低，致使馬氏體的耐腐蝕性能遠(yuǎn)低于奧氏體，在腐蝕介質(zhì)中易先發(fā)生腐蝕，從而引起產(chǎn)品嚴(yán)重的腐蝕損傷。

同時(shí)在奧氏體/形變馬氏體過渡區(qū)發(fā)現(xiàn)有裂痕產(chǎn)生，為穿晶斷裂（圖3），由于奧氏體與馬氏體之間物理性能不同，如硬度和強(qiáng)度不同，在變形過程中在形變應(yīng)力下沿著兩相界面甚至在馬氏體相中發(fā)生開裂。

為了進(jìn)一步分析，通過在0.5mol/L H2SO4+0.01mol/L KSCN混合溶液中，經(jīng)EPR測(cè)試后，表面只出現(xiàn)少量的凹坑腐蝕點(diǎn)，沒有大面積的腐蝕塊（圖4）。說明形變馬氏體與基體奧氏體沒有形成原電池腐蝕，是由于形變馬氏體和于基體奧氏體成分一樣，他們之間的轉(zhuǎn)變是通過晶格改變來形成，沒有形成電位差。

結(jié)論與建議

不銹鋼水壺口徑彎曲處腐蝕是由于高錳節(jié)鎳型、亞穩(wěn)定的奧氏體不銹鋼在冷加工過程中，誘發(fā)形變馬氏體相變，且變形量越大，馬氏體相變量越大，而馬氏體的耐腐蝕性能低于奧氏體，在腐蝕介質(zhì)中易先發(fā)生腐蝕，引起產(chǎn)品嚴(yán)重的腐蝕損傷。

根據(jù)節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中形變馬氏體的產(chǎn)生和逆變規(guī)律，熱處理可以使形變馬氏體發(fā)生逆變，形變馬氏體發(fā)生逆變的臨界溫度約為550℃，在800℃時(shí)，形變馬氏體可以在20s之內(nèi)消除。

參考文獻(xiàn)

[1]沃海波，季燈平，吳狄峰.節(jié)鎳型奧氏體不銹鋼中形變馬氏體的產(chǎn)生和逆變規(guī)律[J].寶鋼技術(shù)，2013（4）：60-63.

[2]許淳淳，張新生，胡鋼.AISI304不銹鋼在冷加工過程中的微觀組織變化[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，29（6）：27-31.

[3]許適群.不銹鋼的耐蝕性能[J].石油化工腐蝕與防護(hù)，2005，2（5）：4.