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相较于传统奥氏体不锈钢,高氮奥氏体不锈钢因具有良好的强韧性、优良的耐腐蚀性能以及无磁性等诸多优点,同时能够以氮代镍而降低原材料成本,近年来受到越来越多的关注。本文采用阳极动电位极化法、电化学交流阻抗法、慢应变速率拉伸试验、化学浸泡法以及扫描电镜(SEM)、能谱点、线分析、金相显微镜、曲线拟合等辅助手段,对设计的两种高氮奥氏体不锈钢(G1、G2)进行了耐局部腐蚀和应力腐蚀性能研究,并与另一种低氮不锈钢(G3)和800H钢进行了对比。 采用阳极极化法研究含氮钢以及800H钢在不同浓度和pH值的NaCl溶液中的点腐蚀电位。研究表明,随着浓度的升高,四种钢的点蚀电位降低,随着pH值的升高,三种含氮钢的点蚀电位逐渐升高,而800H钢则呈现先升高又下降的规律。G1钢和G2钢在不同浓度和pH值的NaCl溶液中具有比G3以及800H钢更优异的耐点腐蚀性能。交流阻抗谱分析表明,随着溶液浓度的升高,G1钢先形成单一容抗弧,然后在低频处形成小容抗弧;而G3钢则是容抗弧半径不断减小,并在低频处形成收缩。通过等效电路模型,高氮钢钝化膜层可以看成两层不同性质的膜层结构,氮元素的存在对外层溶解地控制和抑制内层阴离子的侵蚀均起到有益作用,提高了高氮钢耐点蚀性能。 利用EPR法,溶液体系为0.5mol/L H2SO4+0.5mol/L NaCl+0.01mol/L KSCN对G1、G2和G3钢进行了晶间腐蚀敏感性检测。结果显示,随着扫描速度的增大,晶间腐蚀敏感性会降低,采用2mV/s的扫描速度较为合适。随着敏化温度的升高,G1和G2钢的Ip/Ir和Qp/Qr值先减小后增大,表明两种钢的晶间腐蚀敏感性随着温度的升高先增大后减小。G1与G2钢分别在800℃和850℃时晶间腐蚀程度最大。G3钢的最大电流和电量比值随着敏化温度的升高呈现出一定波动,在700℃和900℃形成了两个低谷,G3钢产生晶间腐蚀敏感性是三种不锈钢中最大的一种。 采用10% FeCl3+3.5% NaCl+0.1mol/L HCl溶液室温下对G1、G2和800H钢进行了缝隙腐蚀浸泡试验,随着浸泡时间的延长,G1、G2和800H钢的失重也增加;G1、G2钢的平均缝隙腐蚀失重速率要远小于800H钢,高氮钢具有比800H钢更优异的耐缝隙腐蚀性能。 通过慢应变速率拉伸试验对G1和G2钢进行了应力腐蚀性能检测。研究显示,G1与G2钢的应力腐蚀断裂均为韧性断裂,应力腐蚀敏感性不大;随着NaCl溶液浓度的增加,G1和G2钢的应力腐蚀开裂倾向变大;G1钢的应力腐蚀敏感性要稍低于G2钢,随着钢中氮含量的提高,应力腐蚀敏感性下降。