热处理对15-5PH不锈钢组织和耐蚀性的影响

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本文研究了15-5PH马氏体沉淀硬化不锈钢固溶和时效处理对耐蚀性的影响。采用OM、SEM、EDS、XRD、TEM等分析手段对固溶和时效处理后的微观组织结构、析出相形貌及成分进行了观察和分析。通过化学浸泡和电化学试验(极化曲线、交流阻抗)对不同热处理工艺后的耐蚀性进行了测试,并应用交流阻抗和扫描Kelvin探针对其初期点蚀的电化学特性进行了研究。  结果表明:随着固溶温度的升高,板条马氏体束逐渐变粗增长,且有许多细小弥散的NbC颗粒分布在板条马氏体上和板条间,而在1070℃固溶后发现有富Cu相的析出。腐蚀失重率曲线呈先下降后上升的趋势,1040℃固溶时腐蚀失重率最小;固溶温度在1010℃以上的极化曲线均出现了钝化区,其维钝电流相差不大,而钝化区间的大小有着显著的差别,1040℃固溶时自腐蚀电位最正且其电荷反应电阻最大,由此可知1040℃固溶时的耐蚀性最好。  随着固溶时间的延长,板条状马氏体束也呈现逐渐增长变粗的趋势,且均有许多细小弥散的颗粒析出;腐蚀失重率先增大后减小,固溶60min时腐蚀失重率最小;固溶40min和60min的极化曲线出现了钝化区,固溶60min时自腐蚀电位最正;由电化学阻抗谱可知,固溶60min的电荷转移电阻最大,由此可知固溶60min时的耐蚀性最好。  不同温度时效得到的组织均为板条状马氏体和奥氏体,且含有高密度的位错亚结构及NbC颗粒。随着时效温度的升高,板条马氏体发生分解呈细小状,同时马氏体会发生逆转变,形成奥氏体;当时效温度低于480℃时,富Cu相富集且与基体保持共格关系。温度升高富Cu相聚集长大,达到550℃时,富Cu相部分从基体中脱溶,呈圆球状;在580℃时富Cu相从基体中完全脱溶出来,变成非共格相,而在620℃时富Cu相呈短棒状。  随时效温度的升高,腐蚀失重率曲线呈先上升后下降的趋势,在580℃腐蚀失重率最大;极化曲线均出现了明显的钝化区,450℃时效的自腐蚀电位最正且其电荷转移电阻最大;580℃时效的自腐蚀电位最负,电荷转移电阻最小。因此,15-5PH不锈钢经450℃时效后耐蚀性最好,580℃时效的耐蚀性最差。  时效时间不同得到的组织为马氏体、奥氏体及许多NbC和球形的富Cu相析出。随着时效时间的延长,马氏体板条变成细小状,晶间析出相也逐渐增多,形成逆转变奥氏体的量也越多;逆变奥氏体呈薄膜状分布在板条马氏体间,分散性优于原来的残余奥氏体,增加了钝化膜的均匀性。  随着时效时间延长,腐蚀失重率呈先增大后减小的趋势,时效2h的腐蚀失重率最大,6h的腐蚀失重率最小;其极化曲线的形状基本相似,且均出现了明显的钝化区,维钝电流也相差不大;时效6h的自腐蚀电位和电荷转移电阻均最大,2h 的自腐蚀电位最负且电荷转移电阻最小。由此可知,15-5PH不锈钢在550℃时效6h的耐蚀性最好,2h的耐蚀性最差。  15-5PH不锈钢初期点蚀规律:随着在 FeCl3溶液中浸泡时间的延长,电化学反应电阻和阻抗模值逐渐减小,EIS谱由一个时间常数变成两个明显的时间常数。金属表面阴极区和阳极区不断发生变化,呈现局部腐蚀的特征,表面电位随浸泡时间逐渐升高,阴极区和阳极区逐渐变得明显,点蚀由诱导期进入发展期,腐蚀速度处于不断加快的过程。浸泡8 h后,其表面可看出明显的点蚀坑,蚀孔的剖面形貌呈现开口式的孔口直径小于孔深度的椭圆形,蚀坑内发生了严重的腐蚀。
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