合金元素对奥氏体不锈钢海洋磨蚀行为的影响研究

作     者：陈蛟龙 

作者单位：重庆理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王忠维

授予年度：2024年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：磨损腐蚀 摩擦磨损 奥氏体不锈钢 合金元素 海洋腐蚀 点蚀 

摘      要：奥氏体不锈钢由于其优异的耐蚀性能被广泛应用,然而在海洋磨损腐蚀这种恶劣的特殊工况下,传统奥氏体不锈钢的降解速率极快,严重威胁不锈钢部件的可靠性和安全性,在应用中受到了极大的限制。目前合金元素对奥氏体不锈钢海洋磨蚀行为的影响研究较少,各合金元素对磨蚀行为的影响尚不明确。针对该问题,本文通过对比316L奥氏体不锈钢和904L超级奥氏体不锈钢在含氯环境下的腐蚀行为差异,并分别基于316L和904L设计制备了不同合金元素种类和含量的奥氏体不锈钢,对比了它们磨蚀行为的差异,并对磨蚀后磨痕的表面微观形貌、表层微观结构和成分进行了表征,研究了Ni、Mo和Cu元素对奥氏体不锈钢海洋磨蚀行为的影响,主要研究结果如下: （1）研究了316L和904L的磨蚀行为差异。对比了它们在不同电位下的磨蚀行为和磨蚀后磨痕形貌和组织结构,发现904L在更高的电位下相较于316L拥有更好的耐磨蚀性能,这是因为904L在磨蚀过程中没有产生点蚀。904L中的高铬和钼的含量抑制了点蚀的发生,而高含量的镍阻止了应变诱发马氏体转变的发生,可以避免马氏体-奥氏体形成微观电偶对,从而提高其在磨蚀条件下的耐点蚀性能。 （2）研究了Ni含量对奥氏体不锈钢磨蚀行的影响。对比了不同Ni含量奥氏体不锈钢在不同电位下的磨蚀行为和磨蚀后磨痕形貌,发现Ni元素能够提高奥氏体不锈钢的点蚀电位,但对耐磨蚀性能的提升有限,Ni元素需要于其它耐蚀性元素（如Cr、Mo）共同作用才能提高奥氏体不锈钢的耐磨蚀性能,且较高的磨损量会影响亚稳态点蚀的出现。 （3）研究了Mo和Cu元素对奥氏体不锈钢磨蚀行为的影响。发现单独添加Mo能够显著的提高奥氏体不锈钢的耐磨蚀性能,单独添加Cu会降低奥氏体不锈钢的耐磨蚀性能,同时添加Mo和Cu元素会进一步增强奥氏体不锈钢的耐磨蚀性能。Mo元素会在钝化膜中生成Mo O和Mo O以抵抗氯离子入侵,而Cu元素会降低钝化膜中Cr含量,但当不锈钢中有Mo元素时Cu元素会增加钝化膜中Mo含量提升不锈钢耐磨蚀性能。