合金元素对厚壁不锈钢管组织性能的影响

厚壁不锈钢管中,不同元素对材料的组织和性能有不同的影响,这些元素包括CrNiCMo等,它们在厚壁不锈钢管中的作用如下。

1Cr元素:Cr是决定厚壁不锈钢管性能的主要元素,其主要作用是形成有抗腐蚀性的钝化氧化膜,当含量达到10.5%以上时,可以与氧结合在厚壁不锈钢管表面生成一层致密的钝化膜,厚度为几纳米左右,可以有效防止腐蚀情况的产生。这层膜在不同环境下会呈现+3+4+5价态的氧化物[5]Cr元素可以通过加入之后提高铁基固溶体的电极电位以及吸收铁的电子使铁钝化,进而提高材料的耐点腐蚀性、晶间腐蚀性等抗腐蚀性能。

2Ni元素:Ni是优良的耐腐蚀元素,也是合金钢的重要合金化元素,是形成奥氏体化的元素,普通碳钢组织为铁素体,晶体结构呈体心立方结构,加入Ni后,可以促使晶体结构转变为面心立方结构,即为奥氏体结构。NiCr元素同时存在于厚壁不锈钢管中时将发挥更优良的性能,提高材料的延展性,改善耐腐蚀性能。

3C元素:C是工业用钢的主要元素之一,钢的性能与组织很大程度取决于C在钢中的含量及其分布的形式。C厚壁不锈钢管中对组织的影响表现在两个方面:一方面碳和铬的亲和力很大,与铬形成一系列复杂的碳化物。另一方面碳稳定奥氏体作用约为Ni30倍。

4N元素:N是强烈的稳定奥氏体化的元素,可以增加细晶强化的效果,提高耐点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀性能,对奥氏体厚壁不锈钢管抗蠕变和抗疲劳磨损性能有促进作用。N可以有效的改善材料表面的硬度和耐磨性,改善材料性能,延长材料使用寿命。N的存在形式为气体,在气体渗氮表面改性过程中易与Cr形成化合物,导致基体贫铬现象的产生,影响材料的耐蚀性能,这也是研究者们一直研究的问题。

5)材料中的其他元素对材料也会有不同的影响,Mn可以改善厚壁不锈钢管耐高温强度,SiAl可以改善材料在高温环境下的抗氧化性,Cu可以减少材料对点腐蚀的敏感性,TiC结合生成TiC,使得C不再捕获Cr,提高耐晶间腐蚀性。Mo使厚壁不锈钢管钝化膜更稳定,提高材料的高温强度和蠕变性能。Nb也是一种强碳化物形成元素,并会因长时间受热而形成金属间化合物,其耐高温性能是Mo20倍。

文章作者:不锈钢管|304不锈钢无缝管|316L不锈钢厚壁管|不锈钢小管|大口径不锈钢管|小口径厚壁钢管-浙江至德钢业有限公司

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