Fabrication of high nitrogen austenitic stainless steels with excellent mechanical and pitting corrosion properties

A series of high nitrogen austenitic stainless steels were successfully developed with a pressurized electroslag remelting furnace. Nitride additives and deoxidizer were packed into the stainless steel pipes, and then the stainless steel pipes were welded on the surface of an electrode with low nitrogen content to prepare a compound electrode. Using Si₃N₄ as a nitrogen alloying source, the silicon contents in the ingots were prone to be out of the specification range, the electric current fluctuated greatly and the surface qualities of the ingots were poor. The surface qualities of the ingots were improved with FeCrN as a nitrogen alloying source. The sound and compact macrostructure ingot with the maximum nitrogen content of 1.21wt% can be obtained. The 18Cr18Mn2Mo0.9N high nitrogen austenitic stainless steel exhibits high strength and good ductility at room temperature. The steel shows typical ductile-brittle transition behavior and excellent pitting corrosion resistance properties.     

Intergranular corrosion behavior of high nitrogen austenitic stainless steel

The intergranular corrosion (IGC) behavior of high nitrogen austenitic stainless steel (HNSS) sensitization treated at 650-950℃ was investigated by the double loop electrochemical potentiodynamic reactivation (DL-EPR) method. The effects of the electrolytes, scan rate, sensitizing temperature on the susceptibility to IGC of HNSS were examined. The results show that the addi-tion of NaCl is an effective way to improve the formation of the cracking of a passive film in chromium-depleted zones during the reactivation scan. Decreasing the scan rate exhibits an obvious effect on the breakdown of the passive film. A solution with 2 mol/L H₂SO₄+1 mol/L NaCl+0.01 mol/L KSCN is suitable to check the susceptibility to IGC of HNSS at a sensitizing temperature of 650-950℃ at a suitable scan rate of 1.667 mV/s. Chromium depletion of HNSS is attributed to the precipitation of Cr₂N which results in the susceptibility to IGC. The synergistic effect of Mo and N is suggested to play an important role in stabilizing the passive film to prevent the attack of IGC.     

固溶时效后高氮奥氏体不锈钢的物理化学相分析

采用物理化学相分析技术研究了高氮奥氏体不锈钢固溶时效后的碳、氮化物析出行为,确定了析出相的类型、粒度分布、含量及组成结构式.结果表明:氮含量低的1Cr22Mn15N0.6以M23C6型碳化物析出为主,氮含量高的1Cr22Mn15N0.9以(CrFe)2N1-x型氮化物析出为主,高氮奥氏体不锈钢中析出物的总量随时效时间的延长而增加.     

合金元素对316 LN 不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响

研究了N、Cr、Mo和Ni四种合金元素含量的变化对核电主管道用固溶态316LN不锈钢的晶粒尺寸以及常规力学性能和点蚀性能的影响.随着N含量的升高,316LN的晶粒明显细化,其在固溶处理过程中晶粒长大趋势也减小. N含量的升高可改善316LN的力学性能和耐点蚀性能,但是当N质量分数达到0.20%时,其耐点蚀性能又开始变差.晶粒细化对316LN强度的影响远小于N含量对316LN强度的影响. Cr及Ni含量对316LN的晶粒尺寸及抗拉强度、屈服强度等力学性能影响不大;Cr含量增加可轻微改善316LN的抗点蚀能力,Ni元素对316LN的耐点蚀性能影响不大,但可增大钝态的腐蚀速度从而不利于钝化膜的稳定.随Mo含量增加,316LN的晶粒尺寸略有减小,强度增大,延伸率显著降低,耐点蚀能力改善.     

生物医用奥氏体不锈钢磨损腐蚀问题

介绍了生物医用奥氏体不锈钢的发展现状 .针对奥氏体不锈钢存在的磨损腐蚀复合性能差的问题 ,采用一种低温、低压表面改性方法——等离子体基低能离子注入 ,获得了具有耐磨损腐蚀复合性能的高氮面心亚稳相 ( γN)改性层 ,并证明 γN 相改性层在生物医用方面良好的发展前景 .     

不锈钢电阻对焊接头的抗点蚀性能研究

本文对瑞典产五种双相不锈钢和超级双相不锈钢钢筋电阻对焊接头的抗点蚀性能进行了研究。发现双相不锈钢电阻对焊接头的抗点蚀性能与对应母材相比有一定程度下降,下降范围在１０°Ｃ以内。超级双相不锈钢电阻对焊接头的抗点蚀性能几乎与母材的相同,高达６５～６８°Ｃ,且热影响区窄,晶粒长大倾向小,表现出极好的抗点蚀性和焊接性。文章对电阻对焊接头性能变化的原因从化学成分和显微组织方面进行了分析。     

409L和430铁素体不锈钢耐局部腐蚀性能

采用电化学测试技术与化学浸泡实验相结合,对比研究了409L和430铁素体不锈钢热轧板材耐点蚀和耐晶间腐蚀的能力.结果表明:409L不锈钢的击穿电位与保护电位的差小、钝化膜的修复能力较强,表现为小尺度的浅点蚀孔;430不锈钢的击穿电位较高,耐点蚀能力高于409L不锈钢,但430不锈钢热轧态的条带组织有明显的腐蚀微电池效应,表现为比较严重的全面腐蚀;409L不锈钢含Cr量低,且其热轧态未经过稳定化处理,使得409L不锈钢耐晶间腐蚀能力劣于430不锈钢.经微观分析:409L不锈钢为沿着基体等轴晶界的典型晶间腐蚀形貌特征,而430不锈钢在轧向碳化物(M23C6)与基体的相界面上呈现分层腐蚀痕迹.     

奥氏体不锈钢再钝化膜的耐腐蚀性能研究

奥氏体不锈钢自发钝化膜非常薄,在一些特定的阴离子环境中容易发生腐蚀而破坏,而且不锈钢仅有金属光泽,颜色过于单调.采用再钝化实验工艺使金属表层生成一层化学转化膜,不仅能提高不锈钢的耐腐蚀性能,还能利用对光的干涉作用使金属表面呈现不同的色彩.本文利用酸性化学着色,把经过再钝化的试样和未经过再钝化的试样浸入FeCl3溶液中进行腐蚀试验,全面腐蚀和点蚀结果均表明,经过再钝化的试样的耐腐蚀性能明显高于未经过再钝化的试样.该工艺具有较好的实用价值.     

304 L不锈钢焊缝在混凝土模拟孔隙液中的点蚀行为

采用动电位极化曲线、电化学阻抗谱、Mott-Schottky曲线等电化学方法研究了以308 L为焊丝的304 L不锈钢焊接接头在不同氯离子含量的混凝土模拟孔隙液中腐蚀行为和电化学规律。随Cl-增加,304 L不锈钢焊接接头的三个区域(母材、焊缝和热影响区)在混凝土模拟孔隙液中的自腐蚀电位、点蚀电位及电荷转移电阻降低,钝化膜中载流子密度和焊接接头的点蚀坑数量增加。在同浓度的腐蚀溶液中,308 L的焊缝区域耐蚀性最佳,热影响区次之,304 L基体表现出低的电荷转移电阻和高的掺杂浓度使得母材的耐蚀性最差。     

高氮奥氏体钢的CVN低温冲击断裂研究

对Fe-24Mn-13Cr-1Ni-0．44N和Fe-24Mn-18Cr-3Ni-0．62N两种高氮奥氏体不锈钢分别进行了低温冲击断裂的试验研究．研究结果表明：随着氮的质量分数的提高,奥氏体不锈钢的低温冲击韧度快速降低,韧脆转变温度升高,两者的韧脆转变温度分别为140K和210K;高氮奥氏体不锈钢在83K时会产生层状剥离式的脆性断裂;高氮奥氏体不锈钢随温度的降低,断裂模式的变化规律为：拉长或等轴形韧窝→浅坑形韧窝→脆断刻面和韧窝混合型→脆断刻面为主,层状剥离出现．     

工业纯钛和00Cr25Ni22Mo2不锈钢的缝隙腐蚀

采用在不同温度及不同介质中化学浸泡法和电化学测试方法,对工业纯钛和００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢之间产生的缝隙腐蚀行为进行研究。结果表明：在有缝隙的情况下,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢在氧化性介质中的缝隙腐蚀速率明显大于在还原性介质中的缝隙腐蚀速率;工业纯钛则恰恰相反。温度对缝隙腐蚀有较大影响,随温度升高,００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的缝隙腐蚀加重并伴有点蚀产生;工业纯钛在１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,随温度升高缝隙腐蚀速率增加明显,高于８３℃伴有点蚀产生。电化学实验表明,存在缝隙情况下,在２５℃１（ｍｏｌ·Ｌ－１）Ｈ２ＳＯ４溶液中,工业纯钛的维钝电流密度小于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的维钝电流密度,工业纯钛的击穿电位比００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的高约８００ｍＶ;而在８５℃,工业纯钛的维钝电流密度大于００Ｃｒ２５Ｎｉ２２Ｍｏ２不锈钢的,而且工业纯钛的击穿电位下降明显,两者的击穿电位十分接近     

霉菌对超高强钢腐蚀行为的影响

采用扫描 Kelvin 探针测试技术,研究了300M 钢、Aermet100钢与超高强不锈钢在黄曲霉、黑曲霉、球毛壳霉、绳状青霉和杂色曲霉组成的混合霉菌菌种作用下的腐蚀行为.通过扫描电镜结合能谱分析对霉菌在三种超高强钢上的生长进行了观察和分析.300M 钢试样上霉菌呈现分散式堆积生长,数量逐渐增加;Aermet100钢试样上霉菌呈现分散式单个生长方式,数量逐渐增加;超高强不锈钢上霉菌呈现放射式网状生长方式,数量急剧增加,在钢表面形成一层生物膜.霉菌实验后,三种超高强钢表面都发生一定的腐蚀.300M 钢腐蚀最严重,蚀坑宽而浅;Aermet100钢次之,蚀坑窄而深;超高强不锈钢的耐蚀性最好.扫描 Kelvin 探针测试结果表明,霉菌一定程度上能促进300M 钢和 Aermet100钢的腐蚀,而对超高强度不锈钢的腐蚀行为有一定抑制作用.     

热处理对奥氏体不锈钢00 Cr24 Ni13铸坯高温热塑性的影响

采用热处理实验方法,同时结合热模拟压缩和热模拟拉伸试验,研究了热处理对奥氏体不锈钢00Cr24Ni13铸坯高温热塑性的影响。实验结果表明：热处理能够明显改变实验钢铸坯中δ铁素体的形貌;经1200℃保温3 h空冷后,原始铸坯中存在的大面积连续网状δ铁素体完全转变为弥散分布的细小颗粒状组织。具有颗粒状δ铁素体的热处理试样与热处理前相比,不同温度压缩时的变形抗力略有增加,但并没有急剧恶化;热模拟抗拉强度基本保持不变;相同温度下的断面收缩率( Z)显著提高,其中Z≥60%的温度区间由1150~1280℃扩展为1050~1300℃,高塑性(Z≥80%)温度范围在150℃左右(1150~1300℃)。     

温度对13Cr不锈钢在高 CO2 分压环境中腐蚀行为的影响

通过高温高压电化学测试,获得不同实验温度下13Cr不锈钢的循环伏安曲线、交流阻抗谱和Mott-Schottky曲线,结合ZSIMPWIN软件和扫描电子显微镜分析,研究高温高CO2 分压环境下,温度对13Cr不锈钢腐蚀电化学行为的影响. 在高温高CO2 分压环境下,随温度升高,13Cr不锈钢发生腐蚀的倾向增加,表面钝化膜稳定性下降,点蚀敏感度增加.     

高温渗氮工艺对无镍不锈钢模拟体液环境下耐蚀性的影响

文章采用高温渗氮工艺得到高氮无镍不锈钢,以提高医用不锈钢的安全性和耐蚀性。实验结果表明:渗氮层氮质量分数可达1.0%,与原材料相比氮质量分数增加了2倍;在0.9%NaCl生理盐水和模拟血浆溶液中具有优异的耐蚀性,在加热温度1 200℃、氮气压力0.3MPa、保温时间24h条件下得到的高氮奥氏体不锈钢在0.9%NaCl生理盐水中的点蚀电位约1 200mV,大大高于渗氮前(约320mV)的水平。     

Z3CN20—09M铸造奥氏体不锈钢的低周疲劳行为

采用径向应变控制研究了Z3CN20-09M奥氏体不锈钢在室温和350℃高温下的低周疲劳行为．Z3CN20-09M不锈钢表现为先硬化后软化的循环特性,但硬化的程度取决于温度和应变幅．随着应变幅的增加,Z3CN20-09M钢的低周疲劳循环寿命逐渐减短,而相同循环次数下应力幅也随之提高．温度对Z3CN20-09M钢的低周疲劳行为影响较大,与室温相比高温下的循环硬化程度更高,相同应变幅下高温的低周疲劳寿命也高于常温下的寿命．通过疲劳实验的原位观察发现,奥氏体内的滑移面、夹杂物及奥氏体和铁素体两相的界面是疲劳裂纹可能的形核位置,奥氏体和铁素体两相的不协调变形使相界处产生应力集中,导致疲劳裂纹容易沿两相界面扩展．     

不同种不锈钢电化学腐蚀性能的对比

采用CHI660D电化学工作站研究304、316L、2205、2507不锈钢在模拟塔里木油田复杂腐蚀介质中的电化学腐蚀性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)对其表面的腐蚀产物膜进行对比分析.结果表明:2种复杂腐蚀介质条件下,随温度升高,4种不锈钢的耐蚀性和抗点蚀能力都会降低.CO2的通入对不锈钢的腐蚀过程影响较为复杂.20℃时,4种不锈钢的耐蚀性和抗点蚀能力随CO2的加入均降低;而50、80℃时,4种不锈钢的耐蚀性和抗点蚀能力则会增强.相同腐蚀条件下,4种不锈钢的耐腐蚀能力由强到弱的顺序为:2507、2205、316L、304.     

铸造奥氏体不锈钢的疲劳裂纹扩展

用紧凑拉伸试样研究了载荷比、单峰过载和两步高-低幅加载对Z3CN20-09M铸造奥氏体不锈钢疲劳裂纹扩展速率的影响。当应力强度因子范围相同时,疲劳裂纹扩展速率随载荷比的增大而增大。单峰过载使裂纹扩展速率先有短暂的增加后长距离的减速扩展,出现裂纹扩展迟滞现象。两步高-低幅加载时,若两步的最大载荷不同,第二步裂纹扩展也会出现迟滞现象。用两参数模型和Wheeler模型能够预测恒幅载荷和变幅载荷下的疲劳裂纹扩展行为。     

不锈钢在高温高浓度溴化锂溶液中电化学行为研究

在60％LiBr 0.07mol/L LiOH溶液中，研究了LiNO3和Na2MoO4对304和430不锈钢电化学行为的影响。结果表明，添加LiNO3对两种钢均具有良好的缓蚀效率，但LiNO3达到1000mg/L时430钢产生点蚀。复合添加150mg/L Na2MoO4后，NO3^-能优先封闭金属表面活性点，并且促进稳定的Mo保护膜形成，对304钢和430钢表现出更佳的缓蚀效果。     

Mo,Ti离子注入不锈钢耐水溶液腐蚀改性研究

用电化学测试和俄歇电子能谱分析研究了离子注入不同剂量的Ｍｏ、Ｔｉ对３０４Ｌ奥氏体不锈钢在Ｈ２ＳＯ４、ＮａＣｌ水溶液中的腐蚀行为。结果表明：注入Ｍｏ、Ｔｉ可使不锈钢的耐水溶液腐蚀性能提高，并改善材料的钝性和耐小孔腐蚀能力；在腐蚀过程中，注入元素在膜中富集，膜中Ｃｒ／Ｆｅ比值提高，从而达到耐蚀性能改善之目的；在适当的注入剂量下，可获得最佳的耐蚀改性效果。