奥氏体不锈钢可以产生应力腐蚀断裂吗?
发生应力腐蚀时,金属的普遍腐蚀速度是微小的,但必须有腐蚀,才会有应力腐蚀,因而腐蚀是局部的,局限在缺口底部或裂纹根部。此外,发生应力腐蚀的腐蚀介质是特定的,只有特定的金属-腐蚀介质的组合(表4-1),才会有应力腐蚀,人们在开始时,难于埋解这种貌似“神秘”的现象。在分析讨论介质的类型、浓度、温度等对各种材料应力腐蚀的影响时,表面看来,这些规律性很繁琐,实质上,可以概括为对极化曲线及腐蚀电位的影响,也就是电位的影响。在断裂现象中,电位是应力腐蚀断裂所特有的现象。
在第三章第一节 “闭塞电池”中,讨论了裂纹、蚀坑及缝隙内的局部化学环境;图3-3示出裂纹内的pH及电位,图3-1示出应力腐蚀裂纹化学。图3-2示出裂纹各部分的极化曲线,这些重要概念是理解应力腐蚀的电化学基础。
由于金属及合金钝态及活化态的腐蚀速度相差很大,因而在活化-钝化以及钝化-再活化过渡区的很狭电位区内容易发生应力腐蚀断裂,如图4-8所示。低碳钢碱脆的实验结果(图4-9)证实了这种推论;低碳钢的硝脆(图4-10)也有类似的情况。
上述概念初步澄清了只有某种介质-材料的组合才导致应力腐蚀断裂的“神秘”概念。例如,长期的生产经验和科研结果都认为:在热浓的MgCl水溶液中,奥氏体不锈钢可以产生应力腐蚀断裂,而铁素体不锈钢的敏感性却很小。这种区别曾认为超晶体结构引起的。但是,17% ~ 25 %Cr-5 % Mo-0.37%Cu (或1 %.Ni)的铁素体不锈钢的阳极极化曲线,与18%-Cr8%Ni奥氏体不锈钢的阳极极化曲线很接近,在热浓的MgCl2水溶液中,同样发生应力腐蚀断裂。又如,α黄铜在含NH4+的水溶液中发生应力腐蚀断裂(表4-1),但是,通过阳极极化,α-黄铜在含NO3-及SO42-的水溶液中也能发生应力腐蚀断裂。给定的金属-介质组合,便会有固定的开路的腐蚀电位,如落在图4-8所示的、发生SCC的电位区,便能发生SCC。从这种机理出发,便可理解介质因素对于SCC产生的影响。既可理解已发现的应力腐蚀断裂系统;也可通过介质的选择和电位的控制,发现和理解新的应力腐蚀断裂系统,达到预测的目的。
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