火焰調修對國產不銹鋼材料耐腐蝕性影響的研究

竇學利

（南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

0 前言

不銹鋼作為一種新型材料，在國外已被廣泛應用于鐵道車輛、航空、船舶等行業。隨著國內技術的發展，近幾年不銹鋼材料已廣泛應用于我國的機車車輛行業，主要用于車體的制造，通過冷彎、冷壓成型等方式制作零件，各個零件之間通過電阻點焊或電弧焊等方式連接，其中電弧焊連接方式會造成零件變形，導致車體骨架完工后外型尺寸發生改變，影響車體的裝配，需要在骨架的相應部位進行火焰調修，調修時使用氧-乙炔火焰加熱，調修溫度一般在600℃以下。火焰的高溫對不銹鋼材料的性能影響較大，特別是對原材料的耐腐蝕性產生很大影響。通過對不銹鋼材料進行晶間腐蝕性實驗，可以進一步研究火焰調修對于原材料耐腐蝕性的影響。

1 實驗設備和方法

將不銹鋼30 mm×10 mm(4-SUS301L-HT)試樣分別在450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃敏化溫度范圍內保溫2 h后空冷至室溫，然后在10%草酸浸蝕液中進行晶間腐蝕實驗。通電電流密度1 A/cm2，通電時間90s，浸蝕溫度20℃～50℃，浸蝕結束后用流水洗凈、干燥，在金相顯微鏡（200～500倍）下觀察試樣全部的侵蝕表面。

實驗設備：WD30_1型直流穩壓電源、電解浸蝕裝置（見圖1）、OLYMPUS-BX51M顯微鏡。

2 實驗結果

圖1 電解浸蝕裝置示意

不銹鋼晶界形態共分五類：第一類是階梯組織，形貌特征為晶界無腐蝕溝，晶粒間呈臺階狀；第二類是混合組織，形貌特征為晶界有腐蝕溝，但沒有一個晶粒被腐蝕溝包圍；第三類是溝狀組織，形貌特征為晶界有腐蝕溝，個別或全部晶粒被腐蝕溝包圍；第四類是游離鐵素體組織，形貌特征為鑄鋼件及焊接接頭晶界無腐蝕溝，鐵素體被顯現；第五類是連續溝狀組織，形貌特征為鑄及焊接接頭，溝狀組織很深，并形成連續溝狀組織。

試樣經不同溫度處理后的晶間腐蝕形態如圖2所示，由圖2可知，常溫下的SUS301L-HT不銹鋼腐蝕形貌屬于第一類晶界形態，呈階梯組織，其形貌特征為晶界無腐蝕溝，晶粒間呈臺階狀。但在450℃～750℃溫度區間經過敏化處理后，不銹鋼腐蝕表面不同程度地出現晶間腐蝕溝現象，大都呈混合組織特征，屬于第二類晶界形態，形貌特征為晶界有腐蝕溝，但尚無一個晶粒被腐蝕溝包圍。但是當敏化處理溫度為650℃時，晶界大都存在腐蝕溝形貌特征，甚至個別晶粒邊界的腐蝕溝沿晶界呈連續網狀分布，可以判定為準第三類晶界腐蝕形態。奧氏體不銹鋼晶間腐蝕可以用晶間貧鉻理論來解釋：沿晶界沉淀析出Cr23C6碳化物，致使晶粒邊界層含Cr量低于12%，造成該局部區域電極電位下降。當鋼材置于腐蝕介質中則發生電化學反應產生晶間腐蝕。

3 結論

與原材料晶界形態相比，經過450℃～750℃溫度區間敏化處理后，不銹鋼腐蝕表面不同程度地出現晶間腐蝕溝現象，形貌特征為晶界有腐蝕溝，特別是當敏化處理溫度為650℃時，晶界大都存在腐蝕溝形貌特征，甚至個別晶粒邊界的腐蝕溝沿晶界呈連續網狀分布。當焊后調修溫度超過650℃時，原材料的抗晶間腐蝕性能將明顯降低。

圖2 晶間腐蝕形貌特征

[1]陳祝年.焊接工程師手冊[M].北京：機械工業出版社，2002.

[2]盧世英.不銹鋼[M].北京：原子能出版社，1995.

[3]崔忠忻.金屬學與熱處理[M].北京：機械工業出版社，1988.