点蚀是钢的最有害的腐蚀形态之一,它往往是应力腐蚀裂纹和腐蚀疲劳裂纹的发源地。
(1)耐点蚀的影响因素
1)合金元素的影响
① 铬的影响。铬是不锈钢中主要的耐腐蚀性元素,当钢中铬含量大于w
Cr25%时,钢的耐腐蚀性明显提高。若与钼同时存在,能明显提高钢的耐点蚀性。
② 钼的影响。钼是显著提高双相不锈钢耐点蚀性的合金元素,对铬含量大于w
Cr25%的钢,含钼量达w
Mo0.7%~0.8%,其耐点蚀性已相当好。含钼量达w
Mo4.0%,已很难发生点蚀。
③ 镍的影响。镍的影响主要是控制组织,在其他合金元素含量不表的情况下,以使双相不锈钢中的奥氏体和铁素体各占50%为最佳。若奥氏体含量超过50%,则铁素体要富铬,易出现σ相脆化,使钢的塑韧性下降;若奥氏体含量低于50%,则铁素体含量过高,也会降低韧性。对25Cr-2.5Mo-3Cu-0.15N钢,以含Ni为w
Ni5%为最佳。
④ 氮的影响。氮是双相不锈钢中极为重要的合金元素,对钢的耐点蚀性有明显的影响,氮的含量达到w
N0.15%就能基本抑制钢的点蚀的发生。
⑤ 锰的影响。锰对耐点蚀性不利,它的作用主要是形成MnS夹杂,分布于晶界,成为点蚀的起源。加钼可降低锰的不良影响。
⑥ 钨的影响。钨对含铬w
Cr25%的双相不锈钢有提高耐点蚀性的作用,其含量达w
W2%即有较高的耐点蚀性,而且以铁素体质量分数为45%最好。
⑦ 碳的影响。碳是对耐点蚀性有害的元素,但加氮可抵消碳对耐点蚀性的不良影响。无氮的双相不锈钢中碳含量不应大于w
C0.04%,而加入氮后,双相不锈钢中碳含量可以达到w
C0.04%。
2)合金元素的综合作用。在氯化物环境下影响耐点蚀性的主要合金元素是铬、钼和氮。
为此,建立了它们与耐点蚀性的数量关系,叫点蚀抗力当量或点蚀指数PRE(或PREN):
w
N的系数一般取为16。PRE(或PREN)越大,耐点蚀性越好。
此方程仅考虑三个元素的作用,对其他几个元素也建立了类似的关系式:
图6-17还给出了合金元素对各类不锈钢缝隙腐蚀的影响。
3)组织的影响
① 相比例的影响。奥氏体和铁素体的相比例在约50%比50%才有最好的耐点蚀性。
② 金属间化合物的影响。金属间化合物将降低钢的耐点蚀性,特别是σ相的影响最大。
③夹杂物的影响。夹杂物是点蚀的敏感部位,是点蚀的发源地。表6-2给出了常用奥氏体-铁素体双相不锈钢的化学成分,表6-5给出了ASTM标准的常用奥氏体-铁素体双相不锈钢的化学成分及力学性能。在双相不锈钢中,碳含量一般不超过w
C0.03%,最多不超过w
C0.04%;铬含量一般为w
Cr21%~27%;镍含量为w
Ni4.5%~7.5%;钼含量为w
Mo1.0%~4.0%;含氮量一般为w
N0.1%~0.2%。目前用得较多的是22Cr5.5Ni3MoN钢(相当于UNSS31803),其化学成分见表6-5。