夹杂物对E36级船板钢货油舱下底板点蚀行为的影响研究

为了探究夹杂物在低pH值、高浓度氯离子腐蚀环境下诱发点蚀的作用机理,本研究利用pH值0.85的10％NaCl溶液,模拟E36级船板钢货油舱下底板腐蚀环境;采用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱分析(EDS)、夹杂物原位观察等手段,分析不同类型、尺寸、形状夹杂物对点蚀行为的影响.试验结果表明:耐腐蚀钢中存在MnS﹑TiO2、Al2 03等不同类型的夹杂物,造成钢基体周围的应力集中,且在酸性溶液中最先溶解,是点蚀的诱发源.夹杂物周围存在直径10 μm左右的阴极保护区,在早期不易被腐蚀.     

439M铁素体不锈钢点蚀诱发机理

 439M铁素体不锈钢广泛应用于汽车排气系统消声器中,其主要失效形式是点蚀破坏。采用点腐蚀试验、去钝化起始pH值试验、微区电化学试验,并结合扫描电镜及能谱分析,观察分析了点腐蚀和夹杂物的形貌,研究了点蚀诱发时夹杂物的变化情况。研究结果表明,439M不锈钢的点蚀主要在复合氧化物夹杂处诱发,而TiN夹杂物未诱发点蚀;夹杂物诱发点蚀时,复合氧化物夹杂的CaO优先溶解。最后,建立了在氯离子环境下439M不锈钢中复合氧化物夹杂诱发点蚀的模型。     

碳钢及低合金钢在氯离子溶液中夹杂物诱发点蚀位置显微腐蚀实验探讨

选择3种冶金因素有代表性的碳钢及低合金钢, 通过极化实验方法确定点蚀诱发初期及点蚀期的电位值, 利用显微腐蚀实验方法和电子探针分析了不同夹杂物在诱发点蚀过程中的特征, 并在利用琼脂涂封的条件下, 考察及分析了点蚀诱发时夹杂物溶解析出情况。结果表明:夹杂物是钢中主要点蚀诱发源, 钢基体与夹杂物交界处的钝化膜保护作用最弱, 点蚀均从该处诱发;点蚀诱发初期, 钢基体与夹杂物交界处的钝化膜破裂时, 对硫化物夹杂, 优先析出的是铁离子, 而不是硫离子;夹杂物的成分及形态的不同都会影响到产物的溢出位置。     

夹杂物对低合金钢点蚀诱发敏感性的影响

为了进一步提高低合金钢的抗点蚀性能,采用Ti/Al脱氧及Ca处理工艺熔炼并轧制制备了试验钢。利用场发射扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)、电化学极化试验及浸蚀前、后夹杂物的原位观测,研究了不同脱氧工艺钢中夹杂物在模拟海水介质中诱导点蚀的行为。结果表明:与Al脱氧钢相比,Ti脱氧钢中形成了富含Ti Ox、数量更多、尺寸更细小的夹杂物,有利于Mn S的局部分散析出,降低其诱发点蚀的危害,采用Ti脱氧工艺有助于提高钢的抗点蚀性能;Mn S诱发点蚀的能力强于氧化物夹杂,点蚀优先在Mn S夹杂与基体的界面处及夹杂物曲率半径小的区域萌生;降低夹杂物的腐蚀活性应该以调控夹杂物的组成为基础,其次优化夹杂物的形貌(球形化),在微米级范围内,夹杂物尺寸对点蚀诱发的影响最小。     

碲处理控制Y15易切削钢中MnS夹杂物形貌

 为了研究碲对钢中MnS夹杂物形貌的影响,针对Y15高硫易切削钢,利用SEM-EDS扫面电镜,结合FactSage热力学计算,分析了不同碲质量分数对钢中MnS夹杂物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了稀散金属碲对MnS夹杂物形貌控制的机理。研究结果表明,钢液中加碲后,在MnS夹杂物的外环形成了碲、锰、铁的复合相。钢中加碲后MnS夹杂物的形貌和分布大幅度改变,当碲硫比为0.05时,链状MnS夹杂物大幅度减少,球状MnS夹杂物数量增加;当碲硫比增加到0.2时,链状MnS夹杂物基本消失;当碲硫比增加到0.5时,MnS夹杂物形貌的变化不再明显。钢中加碲显著降低了MnS夹杂物的长宽比,控制MnS夹杂物长宽比最合适的碲硫比为0.2。FactSage计算结果表明,MnTe的生成温度为1 900 ℃,在MnS的析出温度下,MnTe是作为液态夹杂物存在的。在凝固过程中,MnTe和MnS发生固溶现象,由于MnTe为液态,两者形成的固溶体会趋于球形生长。     

含硫非调质钢中硫化锰夹杂物的控制

在非调质钢中加入硫元素用于改善钢材切削性能，但硫与锰结合形成MnS夹杂严重影响钢材的横向冲击性能，因此含硫钢中的MnS夹杂物的控制是该类钢种生产的主要难题之一。对含硫非调质钢中MnS进行研究发现，在铸坯的柱状晶区域，MnS夹杂物分布均匀、量多细小；在等轴晶区域，MnS夹杂物分布不均匀，量少粗大；MnS超标比例为45%。通过在连铸过程中降低拉速和过热度、调整冷却参数，控制铸坯冷却速度，MnS夹杂显著细化，主要以2.5～3.5为主；在热处理过程中，随着加热温度由800℃提高到1 200℃,MnS分裂球化逐渐明显。调整连铸和加热工艺参数后，MnS超标比例降至10%,铸坯不合格率大大降低。     

易切削钢中夹杂物的纳米压痕表征

利用纳米压痕技术对钢中BN、MnS、Al₂O₃、TiN等夹杂物进行纳米压痕表征,详细讨论了BN夹杂物对钢的切削性能的改善作用,并分析了纳米压痕表征及宏观硬度测量的误差.研究表明:铸态BN夹杂物硬度低于MnS夹杂物,锻造态BN夹杂物硬度高于MnS夹杂物,三者均远低于钢基体;铸态与锻造态BN夹杂物均能在钢中起到应力集中源、润滑及包裹硬质点的作用,改善钢的切削性能;纳米压痕表征及宏观硬度测量均存在一定的误差.      

低硫16Mn钢中稀土作用的研究

硫对钢质和钢材性能危害极大。钢包喷吹Ca-Si粉粒处理,可显著脱硫和变质硫化物夹杂,致使改善钢材性能。但是硫化物变质的不彻底,尚余约10％的MnS夹杂物。若在低硫钢中再加入少量稀土(0.020％左右),既可使MnS夹杂完全变质,又获得进一步改善钢材韧塑性和抗氢致开裂性能。钢包喷吹Ca-Si粉粒处理是稀土在钢中应用最经济合理的工艺。     

非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的综述

摘要：首先,总结了3种常用的非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的研究方法,即原位腐蚀观察、微区电化学法、原子力显微镜。其次,总结了硫化物、氧化物、稀土夹杂物3种不同类型夹杂物对不锈钢耐腐蚀性能影响。随着硫化物含量的增多,不锈钢的耐点蚀性能会下降;对于氧化物的影响,目前的研究集中在氧化物的成分对不锈钢耐点蚀性能的影响。不同成分的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能的影响机制还不是很清楚;稀土夹杂物对不锈钢点蚀的影响主要与稀土对不锈钢中夹杂物改性有关。而后,汇总了目前提出的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的机制,即贫Cr区机制、微缝隙机制、活性机制。贫Cr区机制主要用于解释硫化物引起的点蚀,后2种主要用于解释氧化物引起的点蚀。最后,提出了夹杂物控制提升不锈钢耐点蚀性能的展望。     

非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的综述

首先,总结了3种常用的非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的研究方法,即原位腐蚀观察、微区电化学法、原子力显微镜。其次,总结了硫化物、氧化物、稀土夹杂物3种不同类型夹杂物对不锈钢耐腐蚀性能影响。随着硫化物含量的增多,不锈钢的耐点蚀性能会下降;对于氧化物的影响,目前的研究集中在氧化物的成分对不锈钢耐点蚀性能的影响。不同成分的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能的影响机制还不是很清楚;稀土夹杂物对不锈钢点蚀的影响主要与稀土对不锈钢中夹杂物改性有关。而后,汇总了目前提出的夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的机制,即贫Cr区机制、微缝隙机制、活性机制。贫Cr区机制主要用于解释硫化物引起的点蚀,后2种主要用于解释氧化物引起的点蚀。最后,提出了夹杂物控制提升不锈钢耐点蚀性能的展望。     

Pitting corrosion behavior of Cu-P-RE weathering steels

The weathering steels are prone to pitting corrosion in an environment containing chloride ions.The pitting behavior of Cu-P-RE weathering steels and its effect on the corrosion resistance of steels were investigated by multifarious analytical techniques,such as field emission-scanning electron microscopy(FE-SEM),electron probe microanalysis(EPMA),scanning Kelvin probe force microscopy(SKPFM),electrochemical workstation and a series of immersion tests.The results show that the original stripshap...     

Influence of Inclusion on Corrosion Behavior of E36 Grade Low-alloy Steel in Cargo Oil Tank Bottom Plate Environment

Corrosion behavior of low-alloy steel was investigated in simulated cargo oil tank （COT） bottom plate service environment （10% NaCl solution, pH = 0.85）. The corrosion behavior of inclusion was studied by in-situ scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersive spectroscopy （EDS）. It was found that pitting corrosion was inclined to occur around the place where inclusions exist. After initial corrosion, an area of 10-20μm in diameter was formed as a cireinate cathode around the edge of inclusion. MnS inclusion dissolved in the simulated COT corrosion solution before low-alloy steel matrix, and pitting was formed at the place where MnS dissolved. TiO2 inclusion dissolved in the simulated COT corrosion solution after low alloy steel matrix, and pitting was formed at the place where steel matrix dissolved. The corrosion tended to occur at the area where the curvature radius of inclusion is smaller. The size of round TiO2 inclusions had little influence on corrosion behavior in this certain environment.     

稀土元素铈对钢中非金属夹杂物改性和腐蚀影响的第一性原理研究

通过原位腐蚀观察和基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,从微观角度研究了稀土元素铈（Ce）对J5不锈钢中夹杂物的改性和夹杂物诱导腐蚀的机理。采用扫描电子显微镜与能谱分析了稀土元素Ce改性夹杂物的过程中夹杂物成分和类型的变化,观察到的代表夹杂物为CeAlO₃?Ce₂O₂S、Ce₂O₃?Ce₂O₂S、MnS等。根据形成能计算,经稀土元素Ce处理后,生成了稳定的Ce₂O₃、Ce₂O₂S、CeAlO₃夹杂物。通过表面能判断了晶面的稳定性,Fe(100)-2面的表面能经收敛测得为2.4374 J·m?2,该晶面的功函数为4.7352 eV。通过对比夹杂物与钢基体的功函数与计算电势差,分析了不同含Ce夹杂物诱导点蚀的趋势,探讨了不同原子位置、原子数量和不同slab模型对功函数的影响。研究表明,与Fe (100)-2面的电子功函数相比,MnS以及改性后3种夹杂物CeS、Ce₂O₃和Ce₂O₂S电势差大多小于0,CeAlO₃的电势差在0 eV左右。夹杂物不同晶面对功函数影响很大,O、S等非金属原子数量多的晶面功函数平均值较高,添加稀土元素Ce可以有效降低晶面功函数。5种夹杂物和钢基体的平均功函数大小顺序为CeAlO₃>Fe>MnS>CeS>Ce₂O₂S>Ce₂O₃。结合不锈钢中复合夹杂物的实验结果可知,Ce₂O₃诱导点蚀发生的概率最高,CeAlO₃可以有效提高钢的耐腐蚀能。      

Effects of rare earth on inclusions and corrosion resistance of 10PCuRE weathering steel

The types,morphologies and distributions of nonmetallic inclusions in Cu-P weathering steels with and without rare earth were analyzed through a quantitative image analyzer,scanning electron microscopy(SEM)and energy dispersive spectroscopy(EDS)attached to SEM.Solid-soluble content of rare earth in the steels was analyzed by non-aqua electroanalysis and ICP.The results showed that rare earth modified the types and the morphologies of inclusions in the weathering steels.The small spherical rare earth oxysulfides and rare earth sulphides replaced the elongated MnS inclusions in the RE weathering steels.The rare earth inclusions dispersedly distributed and most inclusions were smaller than 2 μm in size.The optimum content of RE was 0.0065%-0.016% for 10PCuRE weathering steels containing about0.002% oxygen and 0.004% sulfur.Solid-soluble content of rare earth in steels was(14-20)x 10-6,which can act as a micro-alloying element.The corrosion resistance of 10PCuRE weathering steels and Q235 were studied by dry-wet cyclic immersion test.Their corrosion rates were obtained respectively.The polarization curves and pitting corrosion behaviors of weathering steels with and without rare earth were measured by electrochemical methods.The corrosion resistance of Cu-P weathering steels was improved by adding an appropriate amount of rare earth.Less and fewer rare earth inclusions largely decreased pitting susceptibility and rate of pit propagation.The pitting potential and the resistance against pitting corrosion of the RE weathering steel were significantly improved due to the modification of rare earth to inclusions.     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

Correlation Between Nonmetallic Inclusions and Localized Corrosion of a Low-Nickel Stainless Steel with Cerium Treatment

The localized corrosion induced by different kinds of inclusions in low-nickel stainless steel is studied through immersion tests and first-principles calculations. The galvanic corrosion between the steel matrix and different kinds of inclusions occurs in the corrosive environment due to the difference in the electron work function of the steel matrix and inclusions. The electron work function of MnS, CeS, and Ce-O-S is smaller than that of the steel matrix, thus, these inclusions first dissolve as the anode. However, the electron work function of cerium-containing oxides is bigger than that of the steel matrix, and the steel matrix dissolves prior to cerium-containing oxides. The order of the volume expansion rate of pits induced by inclusions is CeS > Si-Mn(-Al)-O > MnS > Ce-C-O-S > Ce-Si-Mn(-Al)-O > Ce-O-S. For cerium-containing inclusions, the electron work function of inclusions increases with the increase of the O/Ce ratio and the S/Ce ratio of inclusions. The order of the electron work function of cerium-containing inclusions is cerium oxides > cerium sulfides > cerium oxysulfide.     

夹杂物对Cr-Ni系高强度钢耐蚀性能的影响

对比研究了2种Cr-Ni系高强度钢在人造海水条件下耐蚀性能差异,采用ASPEX自动扫描电镜分析了钢中夹杂物种类、数量和分布,利用金相显微镜对夹杂物引发腐蚀的过程开展了原位分析,并利用扫描电镜(SEM),观察了腐蚀后样品的微观形貌。全浸腐蚀实验结果表明,A钢虽然合金含量较高,但其腐蚀速率要大于B钢;夹杂物分析及其原位腐蚀实验研究表明,B钢通过Ca处理获得了良好的夹杂物改性效果,将钢中对耐蚀性提高不利的MnS夹杂物改性为CaS复合夹杂物,降低了B钢的点蚀敏感性,提高了B钢的耐蚀性能。     

钢管桩局部腐蚀的电化学研究

用电化学方法对钢管桩局部腐蚀成因进行了研究。结果表明,该钢的腐蚀电化学性能较差;局部腐蚀严重的主要原因是钢的纯净度差,特别是MnS夹杂,形成局部腐蚀源。添加微量元素Nb或V,仅增加了钢的强度,并未改善其耐腐蚀性能。