论文部分内容阅读
S31254超级奥氏体不锈钢含有高的铬、镍、钼、氮等元素,相较于常规奥氏体钢具有更加优异的耐蚀性能,被广泛应用于烟气脱硫、海水淡化、纸浆漂白、化工等强腐蚀性环境中。然而,合金体系中高的Cr、Mo含量,使得材料在凝固过程中Mo元素偏析严重,热加工过程中极易析出第二相,并对材料的耐点蚀和耐晶间腐蚀性能产生不利影响。因此,如何降低Mo元素的晶界偏析、及抑制第二相析出成为改善耐蚀性的关键。B在不锈钢中可作为一种微合金化元素,利用其在晶界的特殊偏析行为来抑制铁素体形成元素在晶界的偏聚,已成为研究共识。本论文针对S31254超级奥氏体不锈钢制备和使用过程中的Mo元素容易偏析及第二相易析出问题,通过添加B,制备了无硼(S31254-0B)及含40ppm硼(S31254-40B)的S31254超级奥氏体不锈钢,进一步对试样进行固溶和时效处理,研究硼对第二相回溶及析出行为的影响规律;应用动电位极化法、交流阻抗谱、双环动电位再活化法和X射线光电子能谱分析对热处理后的试样进行电化学测试,探究硼对材料耐蚀性的作用机制。通过对实验结果进行对比分析,可得到以下结论:(1)对S31254-0B和S31254-40B在1220℃下分别固溶1、2、5h,显微组织结构表明第二相随着固溶时间的延长逐渐减少,硼的添加可以提高材料中第二相的回溶速率。无硼试样固溶处理5h后,在轧制过程中大变形量处的晶界有残留第二相,而含硼试样固溶处理2h后组织中已无未溶解的第二相存在。(2)对S31254-0B和S31254-40B在950℃下时效不同时间,显微组织结果表明析出相随着时效时间的延长逐渐增多,硼的添加抑制了析出相在晶界的偏聚,使析出相弥散分布到整个组织中。无硼试样时效5min后晶界处就有析出相的析出,且晶界处的析出相随着时效时间的延长不断成核长大直至连接到一起。含硼试样时效30min后才可在晶界处观察到体积很小的析出相,且析出相主要是弥散分布在整个奥氏体基体中。(3)对固溶及时效处理后的S31254-0B和S31254-40B在10 wt.%NaCl溶液中进行动电位极化、阻抗谱测试和XPS测试,结果表明添加硼可以使S31254超级奥氏体不锈钢表面形成的钝化膜具有更高含量的Cr2O3、含Mo4+和Mo6+的氧化物,因而钝化膜更稳定,腐蚀速率更低,耐点蚀性能也更佳。(4)对固溶和时效处理后的S31254-0B和S31254-40B进行双环动电位再活化法测试,结果表明硼的添加可以使材料具有更低的晶间腐蚀敏感性。含硼试样在固溶处理过程中析出相溶解速率更快,组织中合金元素分布更均匀;时效过程中析出相体积更小且分布更加弥散,析出相周围的Cr、Mo元素贫乏区域更易得到基体中合金元素的补充,因而较无硼试样具有更高的耐晶间腐蚀性能。