254SMO超级奥氏体不锈钢诞生于上个世纪70年代中期的瑞典,是一种含碳量极低的高钼含氮奥氏体不锈钢。与常规的奥氏体不锈钢304、316和316L相比,254SMO在氯化物环境中的耐蚀性尤为突出,包括耐点腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀和均匀腐蚀的性能,同时在很多还原性酸介质中耐蚀性也优于其它钢种,可以作为替代镍基合金和钛合金的材料。所以,254SMO更适合在纸浆漂白处理、海水脱盐处理、化工生产和废气处理等一些超恶劣腐蚀环境中服役。但也正是254SMO较高的铬、钼含量,导致其在热加工及焊接过程中,更容易析出一些金属中间相(如6相)及碳化物(如Cr23C6),最终导致其耐点蚀及晶间腐蚀性能降低。这些腐蚀失效已被确定为结构构件过早损坏的主要原因,因此有必要对热处理及焊接过程中254SMO组织演变过程及耐点蚀和晶间腐蚀性能的变化进行系统的研究。本文主要针对UNS S31254超级奥氏体不锈钢,分别通过化学浸泡法、临界点蚀温度法研究了中温时效热处理对其晶间腐蚀及点蚀行为的影响,其次,通过热模拟机对样品进行了热循环工艺模拟,阐明了不同冷速及热输入对UNS S31254组织演变及点蚀行为的影响,为254SMO热处理制度优化、焊接制度优化等方面提供科学依据,具有重要的实际应用价值。1.采用化学浸泡法(包括硫酸-硫酸铁法和沸腾硝酸法)研究了650和900℃时效处理对UNS S31254耐晶间腐蚀性能的影响,并分析探讨了微观组织演变对样品晶间腐蚀行为产生影响的机理。结果表明在900℃下,样品的碳化物及σ相析出动力要比650℃大得多,这是由于UNS S31254合金化程度较高,其析出相鼻尖温度也较高,越靠近鼻尖温度,其析出相析出速度越快,并且在900℃下敏化超过180min后,晶粒内部的σ相数量也会大大增加。样品产生晶间腐蚀是由于晶间碳化物及6相的析出导致周边区域贫Cr贫Mo,随着敏化时间的延长,晶粒内部的Cr、Mo元素会扩散至晶界的贫Cr贫Mo区使得这些区域发生自愈合,降低了晶间腐蚀敏感度。阐明了敏化时间、析出相、贫铬区和晶间腐蚀之间的关系。2.采用临界点蚀温度(CPT)法研究了UNS S31254在650和900℃下时效不同时间(10～360min)后的点蚀行为,并分析不同热处理条件对UNS S31254点蚀行为产生影响的机理。研究表明,650℃敏化后样品的耐点蚀性能没有发生显著变化,而900℃敏化后样品的耐点蚀性能随着敏化时间的延长而显著降低。通过SEM分析腐蚀形貌,结果显示点蚀会沿着晶界向外生长,表明晶界及晶界附近的贫Cr贫Mo区会造成材料的耐点蚀性能降低,而晶粒内部由于σ相的析出也会造成晶粒内部有贫Cr贫Mo区,最终影响材料的耐点蚀性能。另外,还研究了UNS S31254在不同温度(500～1150℃)下敏化10min后的耐点蚀性能,结果表明样品在900～1100℃区间耐点蚀性能较差。因此,在热处理过程中应尽量避免900-1100℃的区间范围。阐明了敏化温度、敏化时间、点蚀性能三者之间的关系。3.采用临界点蚀温度法研究了焊接热循环对UNS S31254微观组织演变及点蚀行为的影响。研究表明,样品的耐点蚀性能总体上随着冷速的降低及热输入的增加而轻微下降,这是由于热输入越高,冷速越低,表明样品在中温敏化区的待温时间越长,析出物数量也越多,导致耐点蚀性能有所下降。因此在样品的焊接过程中,冷速要尽量快,热输入要尽量小。