00Cr16Sn超純鐵素體無錫不銹鋼焊接接頭腐蝕性能
時間：2019-06-13
作者：無錫不銹鋼板
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含錫超純鐵素體無錫不銹鋼00Cr16Sn是一種中鉻鐵素體無錫不銹鋼，在間隙元素C、N元素含量極低的基礎(chǔ)上（C+N≤0.015%），添加微量Sn元素，使得中低鉻含量的鐵素體不銹鋼能夠獲得與中、高含鉻量相當(dāng)?shù)牟讳P鋼的耐腐蝕性能。Sn元素熔點(diǎn)比鉛低（232℃），無毒、抗腐蝕性能優(yōu)異，是一種環(huán)境友好型元素。
有研究表明，鋼中的C、N元素含量降低到0.015%以下，鋼的各種性能會有明顯改善；并且雙穩(wěn)定化鈦和鈮的效果最好，在等軸晶比例相當(dāng)?shù)那闆r下可獲得更細(xì)小的晶粒，使得冷軋態(tài)組織更加細(xì)小均勻，同時微合金化可以明顯減小焊接HAZ區(qū)的大小。還有研究指出，Sn元素抑制點(diǎn)蝕的形核，并指出AISI314無錫不銹鋼中添加微量Sn元素，分別在25℃和50℃以及硫酸溶液濃度為30%的條件下進(jìn)行電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)，材料表面形成Sn4+，能夠有效地增加材料的耐腐蝕性能，其機(jī)理與材料中同時添加Cu和Sn元素的一致。添加Nb和Ti元素進(jìn)行雙穩(wěn)定化處理，提高凝固組織中等軸細(xì)晶組織的比例，細(xì)化晶粒。微合金元素的添加顯著提高了含錫超純鐵素體不銹鋼的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。
高成型性經(jīng)濟(jì)型含錫鐵素體無錫不銹鋼，通過添加微量元素Sn提高材料的耐腐蝕性能，并且在焊接熱循環(huán)作用下，焊接接頭中的錫與Ti（C，N）和Nb（C、N）在晶界形成競爭偏聚，得到耐腐蝕性能與母材相當(dāng)?shù)暮缚p組織。鑒于此類新型鋼種，制定合理的含錫鐵素體不銹鋼的焊接工藝，研究其力學(xué)性能和耐腐蝕性能對未來的開發(fā)利用以及生產(chǎn)實(shí)踐都具有十分重要的意義。
太原理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院的研究者通過脈沖焊接工藝，對00Cr16Sn不銹鋼母材和焊接接頭分別進(jìn)行腐蝕性能試驗(yàn)，對影響00Cr16Sn鐵素體無錫不銹鋼腐蝕性能因素進(jìn)行了分析，結(jié)果表明：
（1）細(xì)小彌散的第二相Ti（C，N）和Nb（C、N）以及微量的Sn元素的添加使得微合金化的00Cr16Sn超純鐵素體不銹鋼脈沖TIG焊接接頭達(dá)到優(yōu)良的腐蝕性能，并且與母材的腐蝕性能相當(dāng)。
（2）微合金化的00Cr16Sn超純鐵素體無錫不銹鋼合金化設(shè)計分別達(dá)到固溶強(qiáng)化、第二相彌散析出強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化三種主要強(qiáng)化機(jī)制。
（3）微量Sn元素的添加提高了00Cr16Sn超純鐵素體無錫不銹鋼的腐蝕性能，這可能與形成了Sn4+的雙電層有關(guān)，并且在焊接接頭組織中的微量錫與Ti（C，N）和Nb（C、N）在晶界形成偏聚的競爭機(jī)制，從而得到耐腐蝕性能與母材相當(dāng)?shù)暮缚p組織。