304不锈钢中典型夹杂物诱发腐蚀行为研究

304不锈钢中典型夹杂物诱发腐蚀行为研究高品质钢不仅要具备良好的强度及韧性,还必须具有优良的耐腐蚀性能。

钢中的夹杂物是恶化钢材综合性能的重要因素,夹杂物的类型、数量、尺寸及分布严重影响钢材的耐腐蚀性能。

而稀土元素被誉为钢铁工业的“调味剂”,通过改变钢中夹杂物的形貌及大小,发挥其变质夹杂的作用,以提高钢材的综合性能。

由此可见,钢中夹杂物改性对钢材耐腐蚀性能的提高十分重要。

本文通过电化学实验以及浸泡腐蚀实验,并借助于微观扫描分析,研究试验钢中MnS夹杂及
Al₂O₃夹杂在腐蚀前后其形貌及尺寸的变化,探讨其诱发钢基体腐蚀溶解的机理。

在此基础上,通过扫描电镜及能谱仪分析304不锈钢中夹杂物的类型及分布情况,采用浸泡腐蚀实验,分析304不锈钢浸泡腐蚀前后夹杂物与基体的腐蚀溶解状况,得出不锈钢中不同类型的夹杂物诱发其腐蚀的机理。

最后,通过在不锈钢中加入稀土元素Ce及Y,研究稀土处理前后钢中夹杂物的变化规律,借助于电化学实验及腐蚀浸泡实验,分析不同含量的稀土处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢腐蚀行为的影响,以揭示其作用机理。

MnS 夹杂及Al₂O₃夹杂诱发腐蚀行为的研究结果表明:1)腐蚀敏感性随钢中MnS夹杂平均尺寸的变化存在一个临界值,MnS夹杂平均尺寸大于或小于这个临界值,点蚀敏感性都会增加。

2)在晶界分布的MnS夹杂诱发基体腐蚀的影响要大于晶内分布的MnS 夹杂;钢中群聚分布的MnS夹杂在其周围产生的微缝隙彼此连接,对
钢基体的腐蚀作用大,单独分布的MnS夹杂在其周围出现微缝隙,群
聚分布的MnS夹杂对钢基体的腐蚀作用要大于单独分布的MnS夹杂;在钢基体中埋藏较深的MnS夹杂诱导腐蚀深入基体内部,对钢基体的腐蚀破坏要远大于在基体中埋藏较浅的MnS夹杂。

3)钢中群聚分布的Al2O3夹杂对钢基体的腐蚀破坏大于单独分布的Al2O3夹杂;钢基体中埋藏较浅的Al2O3夹杂随着基体的腐蚀溶解逐渐呈现出来,对基体造成腐蚀破坏。

4)Al₂O₃夹杂在其与基体之间产生微缝隙,微缝隙的大小要小于MnS夹杂诱发产生的缝隙,则
Al2O3夹杂诱发基体腐蚀的程度比MnS要轻。

304不锈钢中夹杂物诱发腐蚀行为的研究结果表明:1)304不锈钢中夹杂物主要有MnS夹杂、复合氧化物夹杂以及复合硫氧化物夹杂。

2)304不锈钢既发生了点蚀也发生了晶间腐蚀;点蚀主要由钢中夹杂物诱发产生,其中MnS夹杂
对基体腐蚀溶解破坏最大,晶间腐蚀主要是因为晶界处的夹杂物使晶界脆化导致腐蚀产生。

不锈钢晶间腐蚀比点蚀严重。

304不锈钢中稀土改性夹杂物并诱发腐蚀行为的研究结果表明:1)304不锈钢中夹杂物主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,添加0.012%含量的稀土 Ce后,夹杂物全部改性成球状稀土夹杂,夹杂物尺寸最小。

进一步增加Ce含量,夹杂物变性成形状不规则的稀土夹杂,尺寸有所增加。

2)稀土 Ce 能提高不锈钢耐腐蚀性能,当Ce含量为0.012%时,不锈钢耐腐蚀性能最好。

3)304不锈钢中随着稀土 Y含量增加,复合氧化物夹杂及MnS 夹杂逐渐改性成含Y氧化物复合夹杂,夹杂物尺寸有所减小,当Y含量达0.013%时,夹杂物全部为Y203夹杂,平均尺寸最小,进一步增加Y
含量,会生成性质不稳定的YN夹杂,夹杂物的平均尺寸增加。

4)添加
0.007%和0.049%含量的稀土 Y,不锈钢自腐蚀电位最低,钢中夹杂物诱发基体腐蚀的比率大,耐腐蚀性能最差;不锈钢中Y含量为0.013%时,自腐蚀电位最高,钢中Y2O3夹杂诱发基体腐蚀的比率未达到100%,不锈钢耐腐蚀性能最好;添加0.019%含量稀土 Y的不锈钢及未加稀
土不锈钢的耐腐蚀性能介于两者之间,且含0.019%稀土 Y的不锈钢
耐腐蚀性能要高于未加稀土的不锈钢。