【摘 要】
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Cr13型马氏体不锈钢的优越性主要体现在强度和耐腐蚀性的有机结合,在医疗、餐饮和制造等行业都具有较广泛的应用。点蚀作为马氏体不锈钢的腐蚀失效形式之一,对材料的使用寿命具有重要影响。因此,研究Cr13型马氏体不锈钢的耐蚀性对提高其使用寿命具有重要意义。本文以Stavax ESR(40Cr13)马氏体不锈钢为研究对象,通过设置不同的回火温度探究Cr13型马氏体不锈钢的失钝温度区间及失钝机理。主要研究内
【基金项目】
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国家自然科学基金(11702157); 宁波大学王宽诚基金;
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Cr13型马氏体不锈钢的优越性主要体现在强度和耐腐蚀性的有机结合,在医疗、餐饮和制造等行业都具有较广泛的应用。点蚀作为马氏体不锈钢的腐蚀失效形式之一,对材料的使用寿命具有重要影响。因此,研究Cr13型马氏体不锈钢的耐蚀性对提高其使用寿命具有重要意义。本文以Stavax ESR(40Cr13)马氏体不锈钢为研究对象,通过设置不同的回火温度探究Cr13型马氏体不锈钢的失钝温度区间及失钝机理。主要研究内容如下:(1)将1030℃淬火处理的马氏体不锈钢,在440-600℃区间内以20℃为间隔进行回火处理,探究Cr13型马氏体不锈钢在3.5 wt.%Na Cl水溶液中的电化学腐蚀行为。电化学测试结果表明,在460-540℃这一温度区间回火后的马氏体不锈钢耐蚀性急剧下降,动电位极化曲线呈现出较低的点蚀电位且电化学阻抗谱显示出较小的阻抗弧半径、低频区间出现较大的波动。(2)利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)等方法观察不同温度回火后材料的微观组织,发现在460-540℃区间回火的马氏体不锈钢基体内弥散析出了大量纳米级富Cr型M23C6碳化物。将不同回火温度的试样放入3.5 wt.%Na Cl水溶液中进行35 min浸泡实验,在失钝区间回火的试样表面最先出现点蚀,呈现出肉眼可见的锈环。使用SEM对腐蚀后试样表面出现的锈环形貌进行观察,并利用聚焦离子束(FIB)技术在S1030-520试样表面选取微米级腐蚀区域进行纵向切片制样,结合透射电子显微镜观察基体内部的腐蚀形貌。实验结果表明,马氏体不锈钢基体内析出的大量纳米级(~5 nm)富Cr型M23C6碳化物会引起基体和碳化物边界处出现点蚀微孔,造成碳化物脱落,加速了马氏体不锈钢的点蚀过程。(3)选取500℃为回火温度,探究不同回火时间(0.5 h、2 h、12 h、48h、72 h、96 h、168 h、240 h和480 h)处理后马氏体不锈钢的点蚀行为。动电位极化曲线表明,S1030和S1030-0.5 h试样均表现出钝化现象,而S1030-2h和S1030-12 h试样则出现了明显的失钝现象。随着回火时间延长至48 h,试样的动电位极化曲线又出现了钝化现象,且直到480 h回火处理的材料仍处于钝化状态。
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