含锡铁素体不锈钢力学性能及耐腐蚀性能的研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:yangliang0510
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鉴于我国镍资源和不锈钢废钢资源缺乏,扩大铁素体不锈钢的比重是我国不锈钢品种结构调整的重点之一。铁素体不锈钢都可以说是一种节约资源的环保材料。随着近年来冶炼技术的发展,低C,N的铁素体不锈钢将在社会生产中发挥越来越大的作用。铁素体不锈钢在生产和使用过程中不可避免地面临力学和腐蚀问题。本课题在对现场工艺和产品质量充分调研的基础上,结合实验室热模拟实验,对含锡430铁素体不锈钢进行力学性能和耐腐蚀性能研究。实验钢种为10kg真空感应炉冶炼的含锡量分别为0.1%-0.4%的430铁素体不锈钢,对比钢种为未添加锡的430铁素体不锈钢。拉伸试验和杯突试验结果表明,锡的添加使430铁素体不锈钢发生一定的点阵畸变,通过固溶强化增加钢的抗拉强度,略微降低不锈钢塑性,同时提高其塑性应变比(r值),在本实验钢种条件下,较高的锡含量(0.1%-0.4%)未对铁素体不锈钢的加工性能造成不利影响。随着拉伸时温度的升高,含锡铁素体不锈钢的塑性凹槽温度降低,锡的添加反而增加了不锈钢的塑性。含锡不锈钢在400-800℃C拉断后断口为大量韧窝,在此温度区间钢的塑性较好,拉伸时发生韧性断裂。锡的添加提高了430铁素体不锈钢的拉胀成形性能,塑性变形能力和局部成形性能有所提高。均匀腐蚀浸泡实验结果表明,在40% H2SO4中,含锡430铁素体不锈钢的腐蚀量随时间呈线性变化,即其腐蚀速度是均匀的。向430铁素体不锈钢添加微量合金元素锡后,其腐蚀速率减小,含锡铁素体不锈钢的耐均匀腐蚀性能得到了改善。在0.3%的Sn添加量时,430铁素体不锈钢的腐蚀速率为0.3130 g·cm-2·h-1,腐蚀速率最低。动电位阳极极化曲线和电化学阻抗谱法的实验结果表明,添加Sn之后,430铁素体不锈钢的点蚀电位上升,在Sn含量为0.3%时,其点蚀电位达到最大值,耐点蚀性能最好;Cl-浓度对含锡430铁素体不锈钢耐点腐蚀性能有显著影响,随着Cl-浓度的增加,耐点腐蚀性能显著降低,极化电阻也显著降低;溶液pH值对含锡430铁素体不锈钢耐点腐蚀性能有较为明显的影响,在酸性环境中,随着H+浓度的增加,耐点腐蚀性能显著降低,极化电阻也显著降低;而在弱碱性环境中,点蚀电位高于430不锈钢,耐点蚀性能较优;温度对含锡430铁素体不锈钢耐点腐蚀性能有显著影响,随着实验温度的增加,点蚀电位降低,极化电阻也显著降低,表明耐点腐蚀性能显著降低。晶间腐蚀浸泡实验以及动电位再活化实验结果表明,在锡含量为0.2%时,实验钢种的再活化率最低,耐晶间腐蚀性能最为优秀;随着锡的进一步添加,耐晶间腐蚀性能下降。Sn在外层钝化膜能检测到微弱峰的存在,主要以SnO2为主,Sn存在膜内层,当内层氧化物遭到破坏,在金属氧化物与金属界面能形成一定的锡氧化层,有利于提高膜的稳定性,阻止膜的破坏和点蚀的发生。
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