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guandang.net/ 304H不锈钢碳化物析出动力学研究_王晓军 本文档下载自文档下载网,内容可能不完整,您可以点击以下网址继续阅读或下载: http://doc.guandang.net/b3231cf32dd95dee8fde796ec.html 304H不锈钢 第26卷第1期2014年1月 腐蚀科学与防护技术 TECHNOLOGY .26No.1Jan.2014 H不锈钢碳化物析出动力学研究 王晓军1,2侯瑞雪1赵文军1,2姚华明3王爱民3 .兰州理工大学材料科学与工程学院兰州730050;

.兰州理工大学甘肃省有色金属新材料省部共建国家重点实验室兰州730050;

.兰州石油化工维达公司兰州730050 摘要:根据GB/T4334-2008,通过H2SO4-CuSO4腐蚀法对304H不锈钢进行晶间腐蚀实验,观察其在不同温度、时间下的敏化情况,利用光学显微镜和扫描电镜研究析出相情况,应用分析测量图像软件测量晶界宽度,根据Avrami经验方程,分析304H不锈钢的时效析出动力学.结果表明:在600~750℃温度区间,敏化较严重,尤其650℃时效时,敏化最严重.304H不锈钢高温析出相变化规律为:温度一定时,随着时间的延长,晶界碳化物析出增加,尺寸增大;

时间一定,温度升高时,晶界碳化物析出先增加,当温度达到850℃时,碳化物析出减少.650℃等温析出动力学曲线以及时效10h的晶界宽度变化,均反映了这种变化.关键词:304H不锈钢时效处理晶间腐蚀析出动力学中图分类号:TG172 文献标识码:A 文章编号:1002-6495(2014)01-0045-05 esof304HAustenitic ,2,HOURuixue1,ZHAOWenjun1,2,YAOHuaming3,WANGAi'

min3 .CollegeofMaterialsScienceandEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China;

.StateKeyLaboratoryofGansuAdvancedNon-ferrousMetalMateriahttp://doc.guandang.net/b3231cf32dd95dee8fde796ec.htmlls,LanzhouUniversityofTechnology,Lanzhou730050,China;

://doc.guandang.netnzhouVindaPetrochemicalCorporation,Lanzhou730050,China :Intergranularcorrosionbehaviorof304HstainlesssteelinH2SO4-CuSO4solutionwasexaminedaccordingtoGB/T4334-2008sothattorevealthesensitizationofthesteelwithtesttem-peratureandtime.OM,SEMandEDStechniqueswereadoptedtoobservethecarbidesprecipita-tionatgrain-boundaryandanalysismeasurementimagesoftwarewasappliedtomeasurethewidthofgrain-boundary.TheagingprecipitationkineticswasanalyzedaccordingtoAvramiempiricalequation.Itwasfoundthatspecimensagedattemperaturerange600to750℃weresensitizedob-viouslyand650℃wasthemostsensitivetemperature.Thequantityandsizeofprecipitatedcar-bideswerebothincreasedwithincreasingagingtimeatagiventemperature,Whileforagivenag-ingtimetheprecipitatedcarbidesatgrain-boundariesincreasedfirstandthendecreaseduntil850℃.Thesameregulationcouldbeverifiedwiththeisothermalprecipitahttp://doc.guandang.net/b3231cf32dd95dee8fde796ec.htmltionkineticscurveandthechangeofgrain-boundarywidthat650℃for10hagingtreatment. :304Hausteniticstainlesssteel,agingtreatment,intergranularcorrosion,precipitation 定稿日期:2013-03-05 作者简介:王晓军,男,1970年生,博士,副教授,研究方向为先进材料的连接技术通讯作者:王晓军,E-mail: [此处图片未下载成功] [此处图片未下载成功] nico_wangxiaojun@http://doc.guandang.net 前言 H(UNSS30409)不锈钢由于具有良好的耐腐蚀性能、热强性能及冷变形能力而被广泛应用于电站大型锅炉过热器、再热器管道和石油化工的热交换器管等.但对晶间腐蚀较为敏感,这种腐蚀使晶粒间丧失结合力,以致材料的强度几乎完全消失,经过这种腐蚀的不锈钢样品,外表还是十分光亮的,但是轻轻敲击即可碎成细粉[1].晶间腐蚀不易检测,常造成设备的突然破坏,危害性极大.据统计,这类腐蚀约占总腐蚀类型的10.2%[2].304H不锈钢锅炉管在高温长期服役过程中析出的第二相主要是碳化物(M23C6,M7C3)和金属间化合物σ相两类,M23C6相常以Cr23C6的形式析出,但有时Ni,Fe等原子会在晶格中取代Cr原子形成与Cr23C6结构类似的碳化物.Cr23C6相在热力学上为亚稳定相,其最敏感的析出温度为650~750℃,尤其在非稳定化不锈钢中,在较短服役时间后就会析出[3].本文选用烟台玛努尔高温合金有限公司生产的304H不锈钢,通过晶间腐蚀实验,研究其在不同温度、时间下的敏化行为,并进行析出动力学分析,对于研究304H不锈钢炉管焊接接头性能、焊接工艺的制定优化具有重要的意义. 压为5.0V,电流为0.5A,时间为60~80s,草酸溶液的质量分数为10%.用光学显微镜和JSM-F6700扫描电镜(SEM)http://doc.guandang.net/b3231cf32dd95dee8fde796ec.html观察晶界的形貌变化. 动力学分析理论 晶间腐蚀贫铬原理[4]指出,在敏化时Cr与C原子最容易在晶界处形成Cr23C6[1],导致晶界及附近形成了贫铬区.晶界上碳化物的析出可从析出相的比例,Ms点的上升以及贫铬区的宽度来描述[1,5,6],但在实际测量中,析出相比例不可避免受夹杂物、抛光或腐蚀液影响,Ms点更与冷却速度有关.从敏化态晶间腐蚀部位的金相组织,可以明显看到钢的晶界由于腐蚀而变宽,严重时还有晶粒脱落的现象[7],因而贫铬区的宽度可从晶界宽度近似反映,为避免晶界位向的影响,测量最小晶界的宽度,当其他条件不变时,就可反映不同时效处理对敏化程度的影响. 动力学分析采用Avrami经验方程[6,8~10]: =1-exp(-btn)(1)式中,t为时间,b,n为常数,两边取对数可得lnln()=lnb nlnt(2) 式中,f与析出量有关,可定义f=,d为由分析测 实验方法 实验所用304H不锈钢的化学成分(质量分数,%)为:C0.06,Si0.45,Mn1.66,S0.001,P0.027,Cr18.53,Ni8.18,Fe余量.采用线切割方法在304H不锈钢炉管上切取试样,规格为85mm&