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国内304不锈钢热轧板材耐蚀性能的对比研究

作　者: 申鹏
导　师: 杨瑞成
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 奥氏体不锈钢全面腐蚀晶间腐蚀点蚀电化学腐蚀膏剂腐蚀盐雾腐蚀钝化膜
分类号: TG335.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前,奥氏体不锈钢是产量最大、用量最大,应用最为广泛的一种铬-镍不锈钢,广泛应用于生产生活的各个方面。由于不锈钢的特殊性,其耐蚀性是其重要的使用性能。本选取国内三家著名钢厂不锈钢板(热轧板304-A与304-B和固溶处理板304-C),结合其微观组织结构,通过全面腐蚀、局部腐蚀(晶间腐蚀和点蚀)、电化学腐蚀、膏剂腐蚀和盐雾腐蚀系统全面的分析,研究了奥氏体不锈钢在不同状态、不同介质、不同试验方法下的耐蚀性能。为进一步提高奥氏体不锈钢的产品质量,改良工艺参数提供理论依据,为开发奥氏体不锈钢提供实验数据并指导生产。首先通过在三个温度下11种溶液中浸泡腐蚀的曲线结合电化学曲线,可以得到在硫酸,盐酸,三氯化铁和混合酸介质中304-B耐蚀性能优于304-A和304-C,在氢氧化钠溶液中三种不锈钢耐蚀性能相近。浸泡腐蚀实验结果和电化学腐蚀实验结果相对应,相辅相成。其次通过局部腐蚀浸泡试验结合局部电化学腐蚀试验,发现304-C耐晶间腐蚀能力优于304-A和304-B,这是由于304-A、304-B、304-C晶粒尺寸大致相当,但304-A内较多条带(δ-铁素体和微细M23C6)的存在以及304-A较高一些的WCr、Wc,部分条带被拉长贯穿整个视场,而304-B、304-C中的条带(尤其δ铁素体)不明显,整个组织显得比较均匀一些。故304-A耐晶间腐蚀性能逊于304-C、304-B。304-C经过固溶处理,碳化物等很少,组织均匀,因此,304-C耐晶间腐蚀性能好一些。三种不锈钢点蚀研究发现,由于304-B、304-C中的条带(尤其δ铁素体)较304-A不明显,整个组织显得比较均匀一些,但304-A的Ep值较高,点蚀较304-C不易局部成核、发生,且304-A的Eb-Ep值也小,其钝化膜的修复能力也优于304-C,根据点蚀电化学各参数的比较、分析,并联系6%FeCl3浸泡试验的结果,可以认为三种奥氏体不锈钢钢耐点蚀性能基本相似,并具有较大的Eb-Ep值(0.24～0.4),都有较大的点蚀倾向。然后以ω(NaCl)=1%,3.5%和8%的溶液为腐蚀介质,溶液的温度分别为:30、50和80℃。测出极化曲线和循环伏安曲线,结合点蚀坑的数量和大小,得出随着温度的升高和Cl-质量分数的增大,304不锈钢的点蚀坑的孔径和数量均变大,电流密度变大,击穿电位Eb负移、钝化区变窄,均增加了钝化膜破坏的严重性,从而钝化膜的修复能力就越差,进而使得304不锈钢点蚀敏感性增加。最后通过不锈钢成分,组织形貌和加工状态对腐蚀的影响,研究三者对耐蚀性能的贡献,发现在不锈钢成分相差不大的情况(相对于国标),组织形貌和加工状态才是主要的影响因素,所以在以后的生产过程中,保持现有不锈钢良好成分控制的基础上,努力提高轧制工艺,创新轧制方法,是提高304奥氏体不锈钢耐蚀性能的关键。

全文目录

摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章绪论  11-24
  1.1 选题背景  11
  1.2 304 奥氏体不锈钢  11-13
    1.2.1 304 不锈钢的特点及应用  11-12
    1.2.2 国内外不锈钢发展现状  12-13
  1.3 不锈钢的腐蚀  13-21
    1.3.1 腐蚀的定义  13
    1.3.2 腐蚀的分类  13-14
    1.3.3 不锈钢的点蚀  14-15
    1.3.4 不锈钢的晶间腐蚀  15-17
    1.3.5 点蚀与晶间腐蚀的关联  17
    1.3.6 电化学腐蚀  17-20
    1.3.7 盐雾腐蚀  20
    1.3.8 膏剂腐蚀  20-21
  1.4 本课题来源及意义  21-22
  1.5 本课题课题研究内容、技术路线和拟解决的关键性问题  22-24
    1.5.1 研究内容  22
    1.5.2 技术路线  22-23
    1.5.3 拟解决的关键性问题  23-24
第二章试验材料与试验方法  24-33
  2.1 试验材料  24
  2.2 腐蚀性能试验方法  24-29
    2.2.1 全面腐蚀试验  24-25
    2.2.2 全面腐蚀电化学试验  25-27
    2.2.3 局部腐蚀试验  27
    2.2.4 局部腐蚀电化学试验  27-28
    2.2.5 模拟腐蚀试验结果  28-29
  2.3 试验仪器  29-31
  2.4 仪器分析、表征方法  31-32
    2.4.1 金相分析  31
    2.4.2 SEM 表征  31-32
  2.5 小结  32-33
第三章 304-A、304-B 和304-C 浸泡腐蚀与电化学腐蚀试验对比分析  33-45
  3.1 浸泡腐蚀  33-38
    3.1.1 浸泡腐蚀实物照片  33
    3.1.2 304-A、304-B 和304-C 在H_2S0_4 溶液中的腐蚀  33-35
    3.1.3 304-A、304-B 和304-C 在HCl 溶液中的腐蚀  35-36
    3.1.4 304-A、304-B 和304-C 在NaOH 溶液中的腐蚀  36
    3.1.5 304-A、304-B 和304-C 在FeC1_3 溶液中的腐蚀  36-37
    3.1.6 304-A、304-B 和304-C 在混合酸溶液中的腐蚀  37
    3.1.7 浸泡腐蚀小结  37-38
  3.2 304-A、304-B 和304-C 电化学腐蚀试验结果与对比分析  38-43
    3.2.1 304-A、304-B 和304-C 在H_2S0_4 中的电化学行为  38-39
    3.2.2 304-A、304-B 和304-C 在HCl 中的电化学行为  39-41
    3.2.3 304-A、304-B 和304-C 在NaOH 中的电化学行为  41-42
    3.2.4 304-A、304-B 和304-C 在FeC1_3 中的电化学行为  42-43
    3.2.5 304-A、304-B 和304-C 在混合酸中的电化学行为  43
  3.3 浸泡腐蚀与电化学腐蚀对比分析  43-45
第四章 304-A、304-B 和304-C 局部腐蚀（浸泡）试验对比分析  45-52
  4.1 不锈钢晶间腐蚀对比分析  45-47
    4.1.1 晶间腐蚀结果（失重）  45
    4.1.2 晶间腐蚀后宏观形貌  45
    4.1.3 晶间腐蚀后的SEM 对比分析  45-47
  4.2 不锈钢点蚀对比分析  47-49
    4.2.1 点蚀试验结果  47
    4.2.2 点蚀宏观形貌（FeC1_3 25℃96h）  47-48
    4.2.3 点蚀总结  48-49
  4.3 304-A、304-B 和304-C 局部腐蚀电化学试验与对比分析  49-52
    4.3.1 晶间腐蚀电化学试验  49-50
    4.3.2 点蚀电化学试验  50-51
    4.3.3 点蚀电化学腐蚀结果对比分析  51-52
第五章温度和Cl-质量分数对304 不锈钢耐点蚀性能的影响  52-59
  5.1 试验方法  52
  5.2 氯离子质量分数对304 点蚀行为的影响  52-55
    5.2.1 氯离子质量分数对304 不锈钢点蚀电化学的行为  52-54
    5.2.2 氯离子质量分数对304 不锈钢点蚀坑大小的影响  54-55
  5.3 温度对304 点蚀行为的影响  55-57
    5.3.1 温度对304 不锈钢点蚀电化学的行为  55-57
    5.3.2 温度对304 不锈钢点蚀坑大小的影响  57
  5.4 小结  57-59
第六章模拟腐蚀（盐雾、膏剂）试验结果及其分析  59-63
  6.1 盐雾腐蚀试验  59-61
    6.1.1 中性盐雾试验  59-60
    6.1.2 酸性盐雾试验  60-61
    6.1.3 铜加速乙酸盐雾试验  61
  6.2 膏剂腐蚀  61-62
  6.3 本章小结  62-63
第七章不锈钢化学成分、组织形貌与加工状态对腐蚀的影响  63-68
  7.1 成分对耐蚀性能的影响  63-64
  7.2 组织形貌对耐蚀性能的影响  64-67
    7.2.1 304 的XRD 图  64
    7.2.2 对比分析  64
    7.2.3 304-A、304-B、304-C 组织（形貌）特征  64-67
  7.3 加工状态对耐蚀性能的影响  67
  7.4 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
致谢  73-74
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  74

国内304不锈钢热轧板材耐蚀性能的对比研究

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