不锈钢蝶阀锈蚀原因分(fēn)析及解决方法

不锈钢蝶阀在使用(yòng)过程中(zhōng)出现锈蚀现象。经过金相组织分(fēn)析、染色试脸、热处理(lǐ)试脸、SEM等试验分(fēn)析，找到了材料锈蚀的关键因素是因為(wèi)材料中(zhōng)沿晶界的碳化物(wù)析出形成贫铬區(qū)，从而造成不不锈钢蝶阀锈蚀。
    材质(zhì)為(wèi)CF8M的不锈钢蝶阀在使用(yòng)过程中(zhōng)出现锈蚀现象。奥氏體(tǐ)不锈钢经正常热处理(lǐ)后，室温下组织应為(wèi)奥氏體(tǐ)，耐蚀性能(néng)很(hěn)好。為(wèi)了分(fēn)析蝶阀的锈蚀原因，在其上取样进行分(fēn)析。

    1试验方法

    取样进行化學(xué)成分(fēn)分(fēn)析（判断是否符合标准要求）、金相组织检查、热处理(lǐ)工(gōng)艺试验及SEM分(fēn)析。

    2试验结果及分(fēn)析

    2.1化學(xué)成分(fēn)

    化學(xué)成分(fēn)分(fēn)析结果及标准成分(fēn)。

    2.2金相分(fēn)析

    从出现锈蚀现象的蝶阀上切取了金相试样，经磨制抛光后，用(yòng)三氯化铁水溶液腐蚀，在Neophot-32金相显徽镜上观察分(fēn)析，其金相组织由奥氏體(tǐ)与另一种析出物(wù)组成。从理(lǐ)论上讲奥氏體(tǐ)不锈钢经正常热处理(lǐ)后，应得到均一奥氏體(tǐ)组织。组织中(zhōng)出现的另一析出物(wù)究竟是何组织，有(yǒu)两种判断：一是σ相，另一种是碳化物(wù)。σ相与碳化物(wù)形成的条件不同，但都具(jù)有(yǒu)一个共同的特点，那就是造成奥氏體(tǐ)不锈钢对晶间腐蚀的敏感性。

    首先采用(yòng)了杂色法进行σ相的鉴别。采用(yòng)碱性赤血盐水溶液（赤血盐10g+氢氧化钾10g+水100ml），试样在该试剂中(zhōng)煮沸2~4min后，铁素體(tǐ)呈黄色，碳化物(wù)被腐蚀，奥氏體(tǐ)呈光亮色，σ相由褐色变為(wèi)黑色。用(yòng)上述方法将从蝶阀上切取的试样在碱性赤血盐水溶液中(zhōng)煮沸4min后，在显徽镜下观察，析出物(wù)保持了原形貌，未发现明显变化。因此决定采用(yòng)热处理(lǐ)的方法进一步试脸分(fēn)析。2.3热处理(lǐ)试验分(fēn)析

    σ相是一种铁铬原子比例大致相等的金属间化合物(wù)。化學(xué)成分(fēn)、铁素體(tǐ)、冷变形、温变都不同程度地对σ相形成产(chǎn)生影响。采用(yòng)染色法试验，在显微镜下观察析出相变化不明显，故采用(yòng)了热处理(lǐ)的方法来鉴别σ相。有(yǒu)关资料介绍，σ相通常是在500~800℃長(cháng)期时效中(zhōng)形成的。这是因為(wèi)较高的温度下时效有(yǒu)利于铬的扩散。再高温度加热σ相将开始溶解，溶解完毕至少要在920℃以上。在高于σ相的稳定温度加热可(kě)使之消除。形成σ相所需时间虽然很(hěn)長(cháng)，但消除σ相一般只要短时间加热即可(kě)。根据这一理(lǐ)论，制定了热处理(lǐ)工(gōng)艺，观察组织中(zhōng)的析出相是否可(kě)以消除。将从蝶阀上切取的试样加热到940℃，保温30min，然后在Neophot-32金相显微镜上观察分(fēn)析。经热处理(lǐ)后的试样中(zhōng)的析出相没有(yǒu)消除，并保持原形貌，由此证明了该组织中(zhōng)的析出相有(yǒu)可(kě)能(néng)不是σ相。

    2.3SEM分(fēn)析

    有(yǒu)时钢中(zhōng)出现的σ相，采用(yòng)任何染色的方法均无法辨别其颇色，可(kě)采用(yòng)SEM的分(fēn)析方法来鉴别。因為(wèi)已知σ相為(wèi)铁与铬的化合物(wù)，含铬量為(wèi)42%~48%，通过EDS定性和定量分(fēn)析测出未知相的组成元素及其含量，从而确定未知相。

    EDS分(fēn)析结果表明，析出物(wù)的含铬量為(wèi)33.6%，明显高于基體(tǐ)中(zhōng)的Cr含量16.3%，而σ相的含铬量是42%~48%，因而否认析出相為(wèi)σ相。综合染色试脸、热处理(lǐ)试验的结果，认為(wèi)不锈钢蝶阀组织中(zhōng)的析出相不是σ相。经SEM观察析出相為(wèi)一种共晶组织，是以铬為(wèi)主的碳化物(wù)。

    不锈钢蝶阀的材料為(wèi)镍铬奥氏體(tǐ)不锈钢，这种材料一般都在固溶状态下使用(yòng)。在室温状态下，其组织為(wèi)奥氏體(tǐ)，奥氏體(tǐ)不锈钢在广泛的腐蚀介质(zhì)中(zhōng)特别是大气中(zhōng)具(jù)有(yǒu)良好的抗腐蚀能(néng)力。对不锈钢蝶阀锈蚀的原因分(fēn)析如下：

    ①综合上述各项试验的结果，可(kě)判定蝶阀材料组织中(zhōng)析出相不是σ相，故蝶阀的锈蚀现象不是由σ相引起的。

    ②通过SEM观察，确认蝶阀的组织中(zhōng)析出相是以铬為(wèi)主的碳化物(wù)，这种共晶组织沿晶界分(fēn)布。EDS分(fēn)析结果表明这种分(fēn)布在晶界上的碳化物(wù)铬含量明显高于基體(tǐ)。这种碳化物(wù)是M23C6型。随碳化物(wù)的析出，又(yòu)得不到铬的扩散补充时，以碳化铬的形式沿奥氏體(tǐ)晶界析出，在碳化物(wù)周围形成贫铬區(qū)，从而奥氏體(tǐ)不锈钢晶界易被腐蚀。所以沿晶界析出的碳化物(wù)是造成蝶阀锈蚀的主要原因。

    ③经固溶处理(lǐ)后的奥氏體(tǐ)不锈钢，由于在高温加热时大部分(fēn)碳化物(wù)被溶解，奥氏體(tǐ)中(zhōng)饱和了大量的碳与铬，并因随后的快速冷却而固定下来，使材料有(yǒu)很(hěn)商(shāng)的耐腐蚀性。因此应严格控制热处理(lǐ)工(gōng)艺，固溶处理(lǐ)时将工(gōng)件加热至高退，使碳化物(wù)充分(fēn)溶解，然后迅速冷却，得到均一奥氏休组织。固溶处理(lǐ)后，如果采用(yòng)缓慢冷却，在冷却过程中(zhōng)碳化铬将沿晶界析出，从而导致材料耐腐蚀性能(néng)降低。
 

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