Исследование коррозионного поведения аустенитной нержавеющей стали с высоким содержанием азота
Аустенитная нержавеющая сталь с высоким содержанием азота обладает превосходными механическими свойствами и коррозионной стойкостью, а также имеет уникальные преимущества при производстве хирургических инструментов, материалов для имплантатов человека, инструментов для обнаружения сильных магнитных полей, ювелирных изделий и кухонной утвари. Ni является наиболее часто используемым легирующим элементом в аустенитной нержавеющей стали, но с точки зрения экономии ресурсов, предотвращения магнетизма и человеческой аллергии содержание Ni в аустенитной нержавеющей стали должно быть уменьшено или удалено, насколько это возможно. В этой статье были изучены равномерная коррозия, межкристаллитная коррозия, щелевая коррозия, точечная коррозия и рем-пассивация безникелевой аустенитной нержавеющей стали с высоким содержанием азота и высокого марганца (HNSS), а также влияние холодной деформации и сенсибилизации на микроструктуру, характеристики пассивационной пленки и коррозионную стойкость HNSSS по сравнению с коммерческой нержавеющей сталью 316L (316LSS). Обсуждается связанный с этим механизм коррозии.
Экспериментальными материалами служили 3 HNSS (A, B и C) и коммерческий 316LSS. Материал готовят обработкой раствором. Холодная деформация некоторых образцов твердорастворных HNSS составила 8%, 30%, 49% и 60% соответственно. Некоторые образцы HNSS и 316LSS были сенсибилизированы при температуре 650 градусов в течение 2 часов. После полировки металлографического образца до толщины 1,5 мкм его подвергали электролитическому травлению в 10%-ном (массовая доля) растворе щавелевой кислоты, напряжение травления 12 В, время 90 с.
Единый тест на коррозию по стандарту ASTM G31; Испытание на межкристаллитную коррозию в соответствии со стандартом ASTM A-262 Praice B; Шовная и точечная коррозия выполняются в соответствии со стандартами GB/T 10127-2002 и GB/T 17897-1999 соответственно. Образцы, наблюдаемые с помощью просвечивающей электронной микроскопии, были механически отполированы до дисков толщиной 3 мм и утонены до наблюдаемых образцов с помощью электролиза с двойным -распылением. Рабочее напряжение составляло 20 В, а температура -30 градусов. Коррозионную морфологию поверхности образца наблюдали и анализировали с помощью SEM и EDS. Выпавшую фазу сенсибилизированного образца анализировали с помощью рентгеновского дифрактометра. Химический состав пассивированной пленки анализировали методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС). Программное обеспечение XSPEAK4.1 используется для вычитания задней и нижней части данных XPS, обработки субпиковых аппроксимаций, калибровки пиков и расчета интегральной площади.
Результаты показывают, что стойкость к равномерной коррозии и стойкость к межкристаллитной коррозии твердорастворных HNSS явно уступают таковой у 316LSS. Сенсибилизирующая обработка не влияет на равномерную коррозионную стойкость стали, но приводит к резкому ослаблению стойкости к межкристаллитной коррозии, особенно для не-Мо сталей. Устойчивость к зазорной коррозии и питтинговой коррозии HNSS на твердом растворе лучше, чем у стали 316LSS, особенно у молибденовой стали. Сенсибилизация приводит к ослаблению щелевой коррозии и питтинговой стойкости. Холодная деформация приводит к появлению большого количества микроскопических дефектов, что приводит к утончению пассивационной пленки, уменьшению стабильных оксидов в пленке и плохой защите, что снижает питтинговую стойкость HNSS в растворе, содержащем Cl-, но улучшает его эффективность ре-пассивации. Фаза χ выделялась в результате сенсибилизации, коррозионная стойкость HNSS снижалась, характеристики репассивации ухудшались, а деформация становилась более значительной с увеличением холода.
