本文關鍵詞：超高強度馬氏體不銹鋼鈍化與點蝕行為研究

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【摘要】：超高強度不銹鋼具有良好的機械性能和耐蝕性能,廣泛應用于航空航天、海洋設備等領域,如用于制作蒸汽發(fā)生器、壓力容器、切割工具以及采油板等,超高強度馬氏體不銹鋼在海洋大氣環(huán)境服役過程中的腐蝕行為研究也更加重要。本文研究了不同熱處理制度下的超高強度馬氏體不銹鋼Cr12Ni3Co12Mo4W的組織結構與其純化和點蝕行為間的關系。采用體視學顯微鏡、透射電鏡等方法表征其組織結構；采用極化曲線、交流阻抗譜、掃描Kelvin探針等方法研究其在不同環(huán)境中的電化學性能,采用Mott-Schottky測試、交流阻抗譜、X射線衍射、俄歇能譜分析等方法研究其鈍化膜的穩(wěn)定性,并結合電化學原子力顯微鏡原位分析其點蝕萌生機制。Cr12Ni3Co12Mo4W超高強度馬氏體不銹鋼的組織結構主要為板條馬氏體、分布在馬氏體基體和晶界的碳化物M23C6以及殘余奧氏體。在不同回火溫度(400℃、520℃、600℃)下,板條馬氏體、殘余奧氏體、碳化物的尺寸和體積分數(shù)都不相同,其耐蝕性也各有差異。碳化物尺寸增大,點蝕電位降低,耐蝕性下降:殘余奧氏體含量增大,有助于提高其耐蝕性。針對腐蝕產(chǎn)物的EDS能譜分析顯示,腐蝕產(chǎn)物主要為Fe、Cr、Mo的氧化物。腐蝕過程中,Fe主要以離子形式發(fā)生遷移,腐蝕坑內Fe含量少于坑外腐蝕產(chǎn)物,且少于基體;Cr和Mo在腐蝕過程中形成高價的氧化物,沉積在不銹鋼表面;針對腐蝕產(chǎn)物的截面EDS能譜分析顯示,腐蝕坑內Cr和Mo的含量明顯高于腐蝕坑外部腐蝕產(chǎn)物。Cr12Ni3Co12Mo4W超高強度馬氏體不銹鋼在0.1M Na_2SO_4(pH3)溶液中發(fā)生鈍化。鈍化膜厚度隨極化電位升高呈線性增加。在不同極化電位下形成的鈍化膜,內層主要為Cr_20_3,具有p-型半導體特性,外層主要為Fe_3O_4、FeOOH、NiO、MoO_3,具有n-型半導體特性。在較高電位下形成的鈍化膜主要由Fe的氧化物組成,而在較低電位下形成的鈍化膜主要由Cr的氧化物和氫氧化物組成。超高強度馬氏體不銹鋼在含Cl~-環(huán)境中易發(fā)生點蝕,且隨著環(huán)境中Cl~-濃度的升高,點蝕電位降低:Cl~-濃度低于0.5%時,在過鈍化區(qū)電位下發(fā)生點蝕;Cl~-濃度高于1%時,在鈍化區(qū)電位下就開始發(fā)生點蝕。超高強度馬氏體不銹鋼的點蝕主要是由于Cl~-誘發(fā)鈍化膜局部破裂而引起的。且Cl~-濃度升高時,破壞作用明顯加劇。Cl~-濃度對超高強度馬氏體不銹鋼的腐蝕電位和維鈍電流密度影響較小。超高強度鋼表面霉菌的滋生也會影響其腐蝕過程。針對300M、Aermet100、超高強度不銹鋼分別進行84天霉菌實驗后,試樣表面都有不同程度的腐蝕發(fā)生:300M鋼表面霉菌呈現(xiàn)分散式堆積生長,腐蝕最嚴重;Aermet100鋼表面霉菌呈現(xiàn)分散式單個生長,腐蝕情況次之;超高強度不銹鋼表面霉菌呈現(xiàn)放射式網(wǎng)狀生長,耐蝕性最好。分散式生長導致霉菌分布不均勻,試樣表面形成腐蝕電池,促進其發(fā)生腐蝕;放射式生長在試樣表面形成一層生物膜,降低了試樣表面氧濃度,反而抑制其發(fā)生腐蝕。超高強度馬氏體不銹鋼在活化電位下發(fā)生氧化反應,腐蝕產(chǎn)物的堆積造成試樣表面粗糙度升高:在鈍化電位下形成均勻、致密的鈍化膜,試樣表面粗糙度基本保持不變。超高強度馬氏體不銹鋼不同的表面狀態(tài)對點蝕的發(fā)生具有不同的影響。納米級的劃痕對點蝕的發(fā)生沒有顯著的影響;但試樣表面缺陷坑隨著恒電位極化時間的延長而不斷擴大,距離較近的缺陷坑會不斷擴大、合并,先向深度方向發(fā)展,而后向廣度方向發(fā)展,形成較大的缺陷坑,發(fā)生點蝕。
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TG142.71

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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本文編號：1280580