浙江至德鋼業(yè)有限公司研究錳元素對2205雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響，錳質(zhì)量分數的變化范圍為0.93%～1.26%．分別采用化學(xué)腐蝕法、動(dòng)電位極化法研究雙相不銹鋼2205的耐腐蝕性能，采用夾雜物自動(dòng)分析技術(shù)研究錳對鋼中夾雜物種類(lèi)及數量的影響，通過(guò)掃描電鏡、能譜及夾雜物原位分析法觀(guān)察化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕前后鋼中夾雜物及其周?chē)摶w的變化情況。采用電感耦合等離子體發(fā)光光譜測定腐蝕產(chǎn)物的成分．研究結果表明，不同類(lèi)型的夾雜物對耐腐蝕性能的影響不同，(錳、硅)氧化物以及(錳、硅、鉻)氧硫化物在腐蝕液中更易溶解進(jìn)而促進(jìn)腐蝕，而(鉻、，錳、鋁)氧化物卻很穩定．錳的加入會(huì )促進(jìn)鋼中(鉻、錳、鋁)夾雜的析出，此類(lèi)夾雜物不僅自身很容易被含氯離子的溶液腐蝕，而且作為點(diǎn)蝕的起始點(diǎn)，促進(jìn)了點(diǎn)蝕坑的形成，加快了基體腐蝕，最終導致不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的下降．

 2205不銹鋼是一種由鐵素體及奧氏體組成的雙相不銹鋼，其點(diǎn)蝕當量在35左右．與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼有更高的強度，更好的韌性以及可焊接性能．與鐵素體不銹鋼相比，雙相不銹鋼有更好的耐腐蝕性能以及更高的屈服強度。因此2205雙相不銹鋼在石油、化工、造紙、能源、船舶、軍事等工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的應用。而2205雙相不銹鋼之所以可以在不銹鋼領(lǐng)域占據一席之地，除了優(yōu)越的性能，還有更低的生產(chǎn)成本．不銹鋼生產(chǎn)中鎳的成本在所有合金中占比最大，而錳和鎳同為奧氏體穩定元素，因此添加較高含量的錳替代部分鎳的方案引起了企業(yè)的注意．2002年開(kāi)發(fā)成功含錳雙相不銹鋼并投入市場(chǎng)．

 關(guān)于錳在雙相不銹鋼中的作用及對各種性能的影響，至德鋼業(yè)的研究表明，高錳高氮雙相不銹鋼中錳的加入能提高鋼中氮的溶解度，起到固氮作用。浙江至德鋼業(yè)有限公司對節鎳高錳型2101雙相不銹鋼焊接性能的研究發(fā)現，焊縫中的氧化物含錳、氮較高，這些氧化物降低了焊縫的耐蝕性能．蘇煜森等與方軼琉等對2101雙相不銹鋼高溫熱加工行為的研究發(fā)現，錳穩定奧氏體能力較鎳弱，樣品動(dòng)態(tài)再結晶效果也會(huì )隨之變差。錳作為一種合金元素，能夠提高不銹鋼的拉伸性能，淬硬性以及延展性。至德鋼業(yè)研究了錳對雙相不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響，結果表明錳的加入會(huì )促進(jìn)點(diǎn)蝕坑在奧氏體相及兩相交界處形成，降低鋼的耐點(diǎn)蝕性能。至德鋼業(yè)研究表明錳的加入促進(jìn)高錳--氮雙相不銹鋼中錳、鉻氧化物的形成，而此類(lèi)夾雜物可以作為點(diǎn)蝕源，降低不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能．至德鋼業(yè)在超級雙相不銹鋼25Cr--2Ni--3Mo--xMn--N的成分設計時(shí)，考慮了錳加入對不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的影響，當錳質(zhì)量分數超過(guò)12%時(shí)，會(huì )有σ相生成，進(jìn)而造成不銹鋼耐點(diǎn)蝕性能的下降．此外錳的加入勢必會(huì )影響鋼中夾雜物的形成，硫化錳作為最常見(jiàn)的夾雜物之一，除了降低不銹鋼的延性特性以外，由于其在含氯離子的溶液中易于溶解而作為點(diǎn)蝕的起始點(diǎn)，使金屬表面直接暴露在溶液中，加快腐蝕。2205雙相不銹鋼中硫含量很低，硫化錳夾雜較少，基本是氧化物夾雜，文獻中很少有人對這方面進(jìn)行研究．因此有必要研究錳的加入對該鋼種中夾雜物的影響，以及各類(lèi)夾雜物對耐腐蝕性能影響及機理。

 浙江至德鋼業(yè)有限公司以2205雙相不銹鋼為研究對象，采用化學(xué)腐蝕法、電化學(xué)腐蝕法、夾雜物原位分析法、夾雜物自動(dòng)分析技術(shù)、電感耦合等離子體發(fā)光光譜等方法系統研究錳的加入對其耐點(diǎn)蝕性能的影響。

一、實(shí)驗方法

 實(shí)驗原材料為2205雙相不銹鋼，來(lái)自于國內某不銹鋼企業(yè)，其化學(xué)成分見(jiàn)表。

  將200±1g的不銹鋼置于30mm×80mm的氧化鎂坩堝中，然后將其放入管式硅鉬棒爐中，全程通入200mL·min-1高純Ar保護，以5℃·min-1的速率升溫至1650℃，恒溫2小時(shí)，待樣品完全熔化后分別加入不同質(zhì)量的電解金屬錳(錳質(zhì)量分數＞99%)．每組水淬后的鋼錠經(jīng)線(xiàn)切割，分別制成20mm×30mm×4mm的樣品兩個(gè)，10mm×10mm×4mm的樣品4個(gè)。試樣在1075℃固溶處理2小時(shí)后水淬，實(shí)驗裝置如圖所示。

 將試樣表面拋光至1.5um，用無(wú)水乙醇清洗干凈，熱風(fēng)吹干，供夾雜物自動(dòng)分析系統統計夾雜物的類(lèi)型、尺寸和數量.再采用電子顯微鏡對特定類(lèi)型的夾雜物進(jìn)行觀(guān)察與分析。

 錳的添加對2205雙相不銹鋼腐蝕率的影響見(jiàn)圖，隨著(zhù)錳加入量的增加，樣品腐蝕率也隨之升高．因此，錳的添加會(huì )降低雙相不銹鋼的耐蝕性能．而樣品的腐蝕失重主要來(lái)源于兩個(gè)方面，一是不銹鋼表面夾雜物的腐蝕，另一個(gè)是不銹鋼基體自身的腐蝕。

 為探究夾雜物腐蝕機理，首先采用掃描電鏡對2205雙相不銹鋼中的夾雜物進(jìn)行觀(guān)察分析．鋼中夾雜物主要有3類(lèi)，分別為(錳、硅)氧化物，(鉻、錳、鋁)氧化物以及(錳、硅、鉻)氧硫化物．各類(lèi)夾雜物在腐蝕前后的形貌變化及夾雜物中成分質(zhì)量分數見(jiàn)圖。(錳、硅)氧化物和(錳、硅、鉻)氧硫化物經(jīng)化學(xué)腐蝕后，基本完全被溶解，并在樣品表面留下點(diǎn)蝕坑。而(鉻、錳、鋁)氧化物沒(méi)有任何變化。點(diǎn)蝕坑的形成必然會(huì )提高雙相不銹鋼的腐蝕率，降低其耐點(diǎn)蝕性能．采用夾雜物自動(dòng)分析技術(shù)對這3類(lèi)夾雜物的尺寸和分布密度進(jìn)行統計分析。

  影響雙相不銹鋼耐點(diǎn)腐蝕率的另一個(gè)原因則是鋼基體的腐蝕，采用電感耦合等離子體發(fā)光光譜法測定腐蝕后溶液中錳、硅、鈦、鉻、鋁和鎳等元素的含量。由于未發(fā)現鋼中有含鎳夾雜物，因此溶液中的鎳元素主要來(lái)源于鋼基體，根據雙相不銹鋼化學(xué)成分，可折算出鋼基體的質(zhì)量損失．而其他元素折合成相應的氧化物，計算得到夾雜物的總質(zhì)量，計算結果如圖。圖中鋼基體的質(zhì)量損失占絕大部分，說(shuō)明對化學(xué)腐蝕而言，主要腐蝕的還是鋼基體，夾雜物的溶解腐蝕占比較?。摶w的質(zhì)量損失一部分來(lái)自于基體的均勻腐蝕，另一部分為點(diǎn)蝕坑的加深造成的局部鋼基體的腐蝕．通過(guò)夾雜物數量的統計結果來(lái)看，隨著(zhù)Mn的加入，鋼中夾雜物的數量明顯增加，尤其(錳、硅)氧化物，而此類(lèi)夾雜物的溶解，在樣品表面留下大量的點(diǎn)蝕坑，這些點(diǎn)蝕坑會(huì )惡化點(diǎn)蝕環(huán)境，促進(jìn)局部鋼基體的腐蝕．這說(shuō)明導致鋼基體腐蝕率上升的原因并非均勻腐蝕，而是點(diǎn)蝕加劇的結果。

二、結論

 1. 隨著(zhù)錳含量的增加，2205雙相不銹鋼的腐蝕率升高，點(diǎn)蝕電位下降，耐點(diǎn)蝕性能降低。

 2. 在化學(xué)腐蝕過(guò)程中，不同夾雜物對腐蝕率的影響不同。(錳、硅)氧化物容易被腐蝕液溶解，并留下點(diǎn)蝕坑，進(jìn)一步促進(jìn)鋼基體的腐蝕。而(鉻、錳、鋁)氧化物不溶解于腐蝕液，對雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能影響較小。此外，鋼基體的腐蝕占整個(gè)腐蝕質(zhì)量損失的大部分，夾雜物的腐蝕占比較小。

 3. 在電化學(xué)腐蝕中，(錳、硅)氧化物的存在會(huì )惡化其周?chē)母g環(huán)境，促進(jìn)點(diǎn)蝕坑的形成，降低雙相不銹鋼的耐點(diǎn)蝕性能。