N、Nb合金化对309S奥氏体不锈钢腐蚀性能的影响

目的以高放废液封装容器材料309S奥氏体不锈钢为研究对象,通过N、Nb联合添加改善不锈钢在Cl~-环境中的耐蚀性能,并探究N、Nb元素对不锈钢耐蚀性能的影响机理。方法采用扫描电镜、X射线衍射、形状测量激光扫描系统、X射线光电子能谱等手段,对不锈钢的微观组织及钝化膜成分进行分析,从击穿电位、极化电阻及腐蚀形貌等方面揭示了N、Nb元素对不锈钢耐腐蚀性能的影响机理。结果N的添加可以促进含Nb钢中耐蚀的Nb(C,N)析出以及难溶的Nb_(2)O_(5)腐蚀产物形成。同时,部分N转化为NH_(3)/NH_(4)^(+),提高局部pH,有利于表面再钝化。因此,N、Nb联合添加的309S不锈钢展现出优异的耐蚀性能。相比商用309S不锈钢,添加0.17%(质量分数)N和0.45%(质量分数)Nb的不锈钢在3.5%(质量分数)Na Cl溶液中击穿电位由0.20 V提升至0.96 V,自腐蚀电流密度从2.529×10^(-7)A/cm^(2)减小到0.793×10^(-7)A/cm^(2)。6%FeCl_(3)-0.16%HCl(质量分数)溶液浸泡腐蚀120 h后,N、Nb联合添加的不锈钢点蚀坑数目最少,平均表面粗糙度(S_(a))、最大点蚀坑宽度(W_(max))和最大点蚀坑深度(D_(max))均最小,展现出良好的耐蚀性能;仅添加Nb不添加N的不锈钢其击穿电位略低于309S不锈钢,S_(a)最大,点蚀坑向纵深方向扩展严重。结论N、Nb联合添加能有效抑制点蚀坑的萌生与扩展,显著提高不锈钢耐腐蚀性能,而单独添加Nb效果较差。

309不锈钢纳米涂层在酸性溶液中的电化学腐蚀行为

用动电位极化、恒电位极化及交流阻抗技术研究了309不锈钢及其溅射纳米涂层在0.25mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4和0.5mol/L NaCl+0.05mol/L H2SO4溶液中的电化学腐蚀行为。结果表明,在0.25mol/L Na2SO4+0.05mol/L H2SO4溶液中,纳米涂层和不锈钢形成的钝化膜的抗腐蚀能力差别较小;而在0.5mol/L NaCl+0.05mol/L H2SO4溶液中,纳米涂层的耐点蚀性能有了很大提高,这是由于纳米化使涂层表面形成的钝化膜更加致密、更加稳定;同时,通过容抗测量研究了纳米涂层和不锈钢钝化膜的电子结构,并提出了相应的腐蚀机制。

ZrO_2活性剂对309不锈钢钨极氩弧焊电弧特性及焊缝性能的影响

以ZrO_2为活性剂(质量分数分别为0,0.25%,0.50%,1.00%)对309不锈钢进行钨极氩弧焊,研究了ZrO_2对焊接电弧特性、熔深以及焊缝组织和性能的影响。结果表明:添加ZrO_2焊接时电弧产生脉冲特性,电弧电压随ZrO_2质量分数的增加先减小后增大,焊后熔深均比未添加ZrO_2焊接时的大2倍以上;添加质量分数0.50%ZrO_2焊接后焊缝组织由奥氏体和少量%铁素体组成,部分区域奥氏体晶粒呈等轴状;少量ZrO_2的添加降低了焊缝区的硬度和弯曲屈服强度;随ZrO_2质量分数的增加,焊缝区的硬度降低,弯曲屈服强度先减小后增大,热导率减小,比热容增大。

铌(Nb)对309S奥氏体不锈钢组织与性能的影响规律

利用Thermo-Calc软件计算Nb对309S(Fe-22Cr-14Ni-2Mn-0.5Si-0.3V-0.07C-0.07N)奥氏体不锈钢相组成的影响。高温下(1100℃左右)Nb与C形成NbC,随着Nb含量的增加,NbC的量增加,析出温度升高;当Nb含量达到0.28wt.%时,NbC相开始从液相中析出。研究了四种不同Nb含量的合金,经1100℃固溶处理后,显微组织观察表明,合金中NbC的析出量随Nb含量的增加而增加,实验结果与Thermo-Calc计算结果一致。高温拉伸试验结果表明:添加0.54Nb的合金比不添加Nb的合金在600℃、700℃、800℃的抗拉强度分别提高了30M Pa、32M Pa和22M Pa,屈服强度分别提高了27M Pa、39M Pa、16M Pa。

奥氏体耐热不锈钢309S高温抗氧化性能研究

采用不连续称重法测得了奥氏体耐热不锈钢309S在不同温度下的高温氧化动力学曲线,结果表明309S钢高温氧化动力学曲线遵循抛物线规律。利用扫描电镜、X射线衍射和XPS的方法对氧化膜表面的形貌及化学元素沿氧化膜纵深方向的分布情况进行了研究,发现各温度下的氧化膜均均匀覆盖于基体表面;500℃下氧化膜氧化产物表层主要为Cr2O3和Fe2O3,内层主要为Cr2O3和NiO;1 000℃下氧化膜表层主要成分为Cr2O3、NiO、Fe3O4或Fe2O3,氧化膜内层基本不含NiO,主要为Cr2O3、Fe3O4或Fe2O3。

309S奥氏体耐热不锈钢金相组织和表面缺陷分析

通过冶炼—轧制—退火酸洗工艺生产309S奥氏体耐热不锈钢卷板,研究其连铸板坯、轧制态以及退火态金相组织,退火态力学性能和表面缺陷。结果表明:309S奥氏体耐热不锈钢在三种状态下的组织均为奥氏体相和残留的高温铁素体相,这种高温铁素体难以通过热处理消除;轧制态和退火态金相组织中,厚度方向近表面铁素体含量少,心部铁素体含量高;高温铁素体的存在不影响产品的力学性能;通过连铸板坯的精修磨可以避免表面缺陷的产生。

固溶处理对309S不锈钢组织和力学性能的影响

通过拉伸试验和显微硬度测试,光学显微镜和扫描电镜观察,研究了固溶处理对309S奥氏体不锈钢组织和力学性能的影响。结果表明,在固溶处理后,铁素体含量由11.6%降低到7.3%;随固溶温度升高和时间延长,碳化物逐渐溶解,奥氏体晶粒逐渐长大;强度和显微硬度随着保温时间的增加逐渐降低;309S不锈钢经1 100℃×20min保温+固溶处理,水冷后其屈服强度、抗拉强度分别达到259.71 MPa和575.31 MPa,伸长率为58.4%,显微硬度(HV_(0.2))为178.7;拉伸试样断口呈现出以韧窝为主的断口形貌,塑性高于热轧板。