『壹』 C15 不銹鋼 誰知道是什麼材質呢
耐海水和氯離子介質腐蝕的高性能不銹鋼C15
耐海水和氯離子介質腐蝕的高性能不銹鋼C15徐增華，王東輝（上海材料研究所，上海20043 7）摘要扼要地介紹了C15不銹鋼的化學成分、 顯微組織、 力學性能、耐腐蝕性能和加工性能， 為選材應用提供了判據。主題詞不銹鋼，耐腐蝕性能，顯微組織AnExcellentResi ndChlorideMedia￥XuZenghua；WangDonghui（Shang ，Shanghai200 437，PRC）Abstract：Thispaperbriefedchemicalco mposition，microstructure，mechanicalproperti es， nlesssteelC15．Thecriterionforitsapplication wasprovided．0引言本項目是國家「七五」科技攻關項目之一，研製成功的C15不 銹鋼能耐海水及各種氯離子介質腐蝕。在海水中掛片5年半，未發現腐蝕痕跡，其耐蝕性達到了美 國著名的耐海水不銹鋼AL－6x（00Cr20Ni25Mo6）的水平，相比之下成本低，易 生產。目前已用於油田污水、海水、硫酸、磷酸、有機酸以及各種含氯離子的化工介質；還用作人 工關節材料和承受交流電腐蝕的材料。在上述介質中，當304、316L等不銹鋼不能滿足設備 耐蝕性能要求而需要用高級耐蝕合金時，則C15不銹鋼是理想的選用材料。IC15鋼的化學成 分、顯微組織及力學性能C15鋼是在316不銹鋼基礎上通過提高MO含量和加入其它微量元素 而形成，主要成分（％）為；C＜0．08，St＜l．00，Mn＜1．50，Cr17。19 ．00，Nill。13．00，M。＞5．5等。這個成分范圍的確定，除成本低、易生產外， 主要考慮其耐蝕性和力學性能。因為新鋼種主要用於油田污水、海水及其他含氯離子化工介質，根 據電化學理論的研究，耐氯離子腐蝕的不銹鋼，要含有足夠的鉻當量（Cr％＋3．3％Mo）和 適當的鉻、鑰比，才能形成緻密的保護性好的表面膜，具有高的耐蝕性能。同時，Cr、Mo都是 6鐵素體和a相形成元素，這兩種元素含量過高，3鐵素體增多，就破壞了原奧氏體組織平衡，將 會給鋼的力學性能和加工性能帶來一系列不良影響。C15鋼經固溶處理後，鑄態顯微組織為奧氏 體基體上分布少量的8鐵素體。鐵素體含量根據Cr、Ni、MO等元素上下限的變化波動於4％ ～15％之間；鍛態顯微組織一般均是奧氏體，偶爾由於成分波動也出現少量鐵素體。C15鋼的 力學性能見表衛。表1實測C15鋼的力學性能2C15鋼的耐蝕性能2．回陽極極化曲線C15 鋼在lmolNaCI水溶液中的陽極極化曲線見圖1、圖中也示出了對比鋼種AL－6X、31 6L和18－STi的陽極極化曲線。bT見C15鋼和AI。－6X具有極為相似的陽極極化曲 線，在曲線開始部分，無活化一鈍化轉變區，鈍化區很寬，過鈍化電位很高，在1000IllV 以上，標志著這兩種合金在此介質中具有很高的耐蝕性。相比之下，18－STi和316L的點 蝕擊破電位低得多，鈍化區也很窄，說明耐蝕性遠不如C15鋼。2．2鈍化膜破壞電位E。45 vC，NaCI濃度從5％增加到20％，不改變C15圖1（刀5鋼與對比材料＊＊－6x、3 16IM和1｝8＊i鋼在lmolNaCI溶液（pH—6．9）中的陽極極化曲線鋼的E。值 （E。均在900～950mV，SCE），即不影響其耐蝕性能。表2為lmolNaCI水溶 液中，在不同溫度下C15鋼的E。值。在45C以下，E。值不受溫度影響；而在45』C以上 ，E6值則發生變化，尤其在55～75C，影響最激烈，但在75C以上，下降趨勢緩慢。2． 3氯化物介質中的耐縫隙腐蝕性在30』』C的3％NaCI水溶液中對人造縫隙試樣採用IV（ SCE）恆電位陽極極化預處理，使縫隙中溶液達到穩定的酸化，並在模擬穩定酸度（加入相應C I）介質中測定陽極極化曲線，視其是否出現活化峰來判斷合金是否發生縫隙腐蝕。圖2為C15 ＄和對比材料18－STi、316I一和AI。－6X鋼的試驗結果。316L和18－STi 鋼的陽極極化曲線一一L均出現活化峰，預示會發生縫隙腐蝕；而C15和AL－6X鋼未出現活 化峰，預示不會發生縫隙腐蝕。2．4在氯化物介質中的實驗電位（E）－PH圖試驗採用不同P H值（0．l～11．0）的lmolCI－一濃度的緩沖液作為試驗介質，用恆電位儀測量其陽 極極化曲線，並根據曲線上的各個臨界點（即：Ec。rr一腐蝕電位，E。。一致鈍電位，Et 。一過鈍化電位，E。一保護電位）繪制出電位（E）－PH圖，見圖3。圖上呈現較大的鈍化區 和免蝕區，意味著C15鋼有較大的使用范圍。由於過鈍化電位很高，標志著該鋼種具有很高的耐 點蝕能力，亦即點蝕萌生過程不易進行；同時活化區很小，電位很低，意味著有較大的鈍化膜穩定 區和閉塞腐蝕電池（OCC）內的陽極表面，由鈍化向活化轉變較困難，圖2耐縫隙腐蝕試驗結果 且即較有效地阻止局部腐蝕的發展。此圖為選材應用提供了該鋼種有關腐蝕方面的信息。2·5耐 晶間腐蝕性能和抗應力腐蝕開裂試樣固溶處理後按國標GB1223—75的硫酸一硫酸銅法進行 ，試驗後的試樣經90」彎曲，在50倍放大鏡下觀察未發現裂紋，說明未出現晶間腐蝕。表3為 應力腐蝕試驗結果。新鋼種抗應力腐蝕開裂性能優於316L，而低於AL－6X鋼。新鋼種的鍛 態（C15B）和鑄態（C15A）具有相近的斷裂時間，由於兩者。s不同，因而實驗時所加應 力也不同。2．6在海永和混合脂肪酸分姻塔內的桂爿itwe表2在lmolNaCI水溶液中 不同溫度下C15鋼的E。值註：電位步進速度為50mV／smin。表3應力歷蝕試驗結果（ 介質：沸騰的42％MgCI。水溶液，應力：80％a，）＄4＄MtegtaweC15鋼及 對比材料在廈門海域掛片5年半後，其腐蝕形態見表4。在混合脂肪酸分餾塔內，溫度為220～ 240℃，介質是C16～C18飽和及不飽和脂肪酸，試樣掛片5個月後，結果見表5。先已辦 婚塔樣片試驗2·7耐交流電腐蝕性能2．7．1全面腐蝕性能介質：20％HZSO4（重量） ，溫度：35C，材料：316L、C15，鋼，時間：91h，交流電流：8．smA／cm『 ，交流電壓：19V，腐蝕率：316L—0．05mm／a，C15—0．015mm／a。2 ．7．2電化學性能試樣浸於30C的20％（重量）HZSO4水溶液中，採用JH—ZB型恆 電位儀，按GB4334．9—84標准方法進行電化學測量。測量時需要在工作電極（試樣）和 輔助電極之間加入一個交流電流，這樣才能測出試樣在交流電作用下的電化學行為。圖4為試驗結 果。隨交流電流的增加，腐蝕電位發生移動，活化一鈍化峰增高，維鈍電流增大，鈍化區縮小，表 明C15鋼在外加交流電流作用下，電化學行為發生了變化，向著不利於耐蝕的方向發展。但仍可 見，每條曲線都有較廣闊的鈍化區，說明C15鋼在所加交流電情況下，都可進入鈍化而處於鈍化 狀態，具有較好的耐蝕性能。如交流電流保持在smA／cm『以下，則仍具有最佳的耐蝕性能。 3應用實例（1）由C15鋼澆鑄成的6D100－150型注水泵葉圖4在20％HZSO4（ 重量）水溶液中C15鋼在不同交流電作用下的陽極極化曲線1．omA／cmZ2．smA／c m『3．10mA／cm『4．20mA／cm『輪，泵注CI一含量為IX10』mg／L的油 田污水，累計開機時間在2萬h以L，比18－STi鋼葉輪提高壽命8倍多。（2）某鋁加工廠 的氧化著色車間，著色槽槽液為硫酸水溶液。PH—1，工作交流電壓為15～17V，峰值電流 4000～4500A，著色槽中極板為三排，面積60～65m『。在上述工作條件下，使用3 16L不銹鋼做極板，可生產古銅色鋁材800～900t；而使用C15不銹鋼做極板，能生產 2100～2400t著色鋁材，使用壽命為316L鋼2．5倍左右。（3）由C15鋼澆鑄成 的源江一48P－A6型海水循環泵葉輪，安裝於海南某熱電廠，已運行8年，現仍在正常運轉。 （4）通過細胞毒性試驗、急性毒性試驗、熱源試驗、股骨培養和溶血試驗等，證明C15 不銹鋼 符合這些測試項目的體內植入物生物相容性指標。與316L和鈦合金Ti6A14V相比，C1 5鋼最適宜作人工關節材料，並於1987年作成實物植於人體作臨床耐久性試驗，至今仍在進行 。4C15鋼的加H性能C15鋼是在316鋼基礎上改進而成的，具有奧氏體基不銹鋼易於熔煉 、鑄造、焊接和冷熱加工等優點。可加工成鑄件和一定形式的鍛件、型材，如棒材、板材、管材等 。可冷軋成厚度0．08mm薄帶，冷拉成o10mmX0·smm的管材，為擴大C15鋼的應 用范圍創造了有利的條件。5結束語C15鋼是高性能的耐海水和氯離子介質腐蝕的高性能不銹鋼 ，性能較316L和18－18Ti不銹鋼優越，可進一步推廣應用。耐海水和氯離子介質腐蝕的 高性能不銹鋼C15@徐增華，王東輝$上海材料研究所不銹鋼，耐腐蝕性能，顯微組織扼要地介 紹了C15不銹鋼的化學成分、顯微組織、力學性能、耐腐蝕性能和加工性能，為選材應用提供了 判據。由於過鈍化電位很高，標志著該鋼種具有很高的耐點蝕能力，亦即點蝕萌生過程不易進行； 同時活化區很小，電位很低，意味著有較大的鈍化膜穩定區和閉塞腐蝕電池（OCC）內的陽極表面，由鈍化向活化轉變較困難，圖2耐縫隙腐蝕試驗結果且即較有效地阻止局部腐蝕的發展。此圖為選材應用提供了該鋼種有關腐蝕方面的信息。2·5耐晶間腐蝕性能和抗應力腐蝕開裂試樣固溶處理後按國標GB1223—75的硫酸一硫酸銅法進行，試驗後的試樣經90」彎曲，在50倍