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、高含鉻量相當的不銹鋼的耐腐蝕性能。Sn元素熔點比鉛低（232℃），無毒、抗腐蝕性能優異，是一種環境友好型元素。
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；并且雙穩定化鈦和鈮的效果最好，在等軸晶比例相當的情況下可獲得更細小的晶粒，使得冷軋態組織更加細小均勻，同時微合金化可以明顯減小焊接HAZ區的大小。還有研究指出，Sn元素抑制點蝕的形核，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%的條件下進行電化學腐蝕試驗，材料表面形成Sn4+，能夠有效地增加材料的耐腐蝕性能，其機理與材料中同時添加Cu和Sn元素的一致。添加Nb和Ti元素進行雙穩定化處理，提高凝固組織中等軸細晶組織的比例，細化晶粒。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性能和耐腐蝕性能。
高成型性經濟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的焊縫組織。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，研究其力學性能和耐腐蝕性能對未來的開發利用以及生產實踐都具有十分重要的意義。
太原理工大學材料科學與工程學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行腐蝕性能試驗，對影響00Cr16Sn鐵素體無錫不銹鋼腐蝕性能因素進行了分析，結果表明：
（1）細小彌散的第二相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焊接接頭達到優良的腐蝕性能，并且與母材的腐蝕性能相當。
（2）微合金化的00Cr16Sn超純鐵素體無錫不銹鋼合金化設計分別達到固溶強化、第二相彌散析出強化和細晶強化三種主要強化機制。
（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，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制，從而得到耐腐蝕性能與母材相當的焊縫組織。