不銹鋼水壺口徑腐蝕行為的研究

謝春玉+黃子東

摘 要：本文通過化學成分檢測、金相分析、宏觀及微觀檢驗技術手段對某公司生產的不銹鋼水壺口徑彎曲處出現嚴重銹蝕現象進行分析研究，結果表明：水壺口徑彎曲處腐蝕是由于非標200系奧氏體不銹鋼在冷加工過程中，形變誘發馬氏體相變，而形變馬氏體在腐蝕介質中易先發生腐蝕，從而引發嚴重腐蝕損傷。

關鍵詞：腐蝕；非標200系奧氏體不銹鋼；馬氏體相變

Abstract： Through the ways of chemical testing， metallographic analysis， macroscopic and microscopic inspection technology， a study is conducted on the severe corrosion phenomena of the stainless steel kettle caliber in a certain company. The results show that the corrosion is due to the martensitic transformation caused by non-standard 200 series austenitic stainless steels in the process of cold working. The Deformation - induced Martensite is easily corroded in the corrosive medium， causing serious corrosion damage.

Keywords： corrosion； non - standard 200 series austenitic stainless steels； martensitic transformation

中圖分類號：TG172 文獻標識碼：A

某公司生產的不銹鋼水壺口徑彎曲處出現嚴重銹蝕現象，為了查找原因，我們通過化學成分檢測、金相分析等技術手段對問題產品進行分析研究。

一、宏觀及微觀檢驗

圖1（a）顯示水壺口徑彎曲處出現銹跡，特別是彎曲變形量越大的地方腐蝕越嚴重。將表面稍微打磨下后在金相顯微鏡下觀察到圖1（b）其基底表面有著塊狀的腐蝕斑。

二、化學成分分析

在水壺口彎曲處取樣，通過直讀光譜儀（GS1000）進行化學成分分析，結果見表1。

該水壺的材料為非標200系高錳節鎳型不銹鋼，高錳節鎳型不銹鋼是為減少貴金屬Ni的使用，添加Mn、N等元素的經濟型不銹鋼，是典型的亞穩定奧氏體不銹鋼，冷變形過程中易誘發形變馬氏體。

三、金相分析

將水壺口切除一小塊下來，壓平后進行鑲嵌，用砂紙逐級打磨，拋光，然后用王水進行腐蝕后，通過金相顯微鏡（Axiovert 40 Mat）觀察。發現奧氏體基底上出現有形變馬氏體，并且變形量越大馬氏體的量越多，在變形最大處幾乎為馬氏體。而變形量小的形變馬氏體少，甚至沒有，出現了奧氏體-奧氏體/形變馬氏體-形變馬氏體3個區域（圖2）。由于馬氏體組織中存在大量的缺陷，如錯位、空位等，且馬氏體的腐蝕電位要比奧氏體低，致使馬氏體的耐腐蝕性能遠低于奧氏體，在腐蝕介質中易先發生腐蝕，從而引起產品嚴重的腐蝕損傷。

同時在奧氏體/形變馬氏體過渡區發現有裂痕產生，為穿晶斷裂（圖3），由于奧氏體與馬氏體之間物理性能不同，如硬度和強度不同，在變形過程中在形變應力下沿著兩相界面甚至在馬氏體相中發生開裂。

為了進一步分析，通過在0.5mol/L H2SO4+0.01mol/L KSCN混合溶液中，經EPR測試后，表面只出現少量的凹坑腐蝕點，沒有大面積的腐蝕塊（圖4）。說明形變馬氏體與基體奧氏體沒有形成原電池腐蝕，是由于形變馬氏體和于基體奧氏體成分一樣，他們之間的轉變是通過晶格改變來形成，沒有形成電位差。

結論與建議

不銹鋼水壺口徑彎曲處腐蝕是由于高錳節鎳型、亞穩定的奧氏體不銹鋼在冷加工過程中，誘發形變馬氏體相變，且變形量越大，馬氏體相變量越大，而馬氏體的耐腐蝕性能低于奧氏體，在腐蝕介質中易先發生腐蝕，引起產品嚴重的腐蝕損傷。

根據節鎳型奧氏體不銹鋼中形變馬氏體的產生和逆變規律，熱處理可以使形變馬氏體發生逆變，形變馬氏體發生逆變的臨界溫度約為550℃，在800℃時，形變馬氏體可以在20s之內消除。

參考文獻

[1]沃海波，季燈平，吳狄峰.節鎳型奧氏體不銹鋼中形變馬氏體的產生和逆變規律[J].寶鋼技術，2013（4）：60-63.

[2]許淳淳，張新生，胡鋼.AISI304不銹鋼在冷加工過程中的微觀組織變化[J].北京化工大學學報，2002，29（6）：27-31.

[3]許適群.不銹鋼的耐蝕性能[J].石油化工腐蝕與防護，2005，2（5）：4.