热处理工艺对超细贝氏体钢显微组织及耐腐蚀性能的影响
作者单位：武汉理工大学化学化工与生命科学学院 武汉科技大学高性能钢铁材料及其应用湖北省协同创新中心
会议名称：《2020第七届海洋材料与腐蚀防护大会暨2020第一届钢筋混凝土耐久性与设施服役安全大会》
会议日期：2020年
学科分类：080503[工学-材料加工工程] 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）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化]
关 键 词：超细贝氏体钢 热处理工艺 残余奥氏体 耐腐蚀性能 电化学测试
摘 要：通过对贝氏体钢控制成分、优化冷却制度,或采用微合金变质处理可得到晶粒尺寸显著减小的超细贝氏体钢,超细贝氏体钢相比普通贝氏体钢有着更好的强度、塑性、抗疲劳性和耐磨等优异的性能,并且焊接性能优良,具有很好的耐候性,广泛应用在石油管线、桥梁、高端轴承上,也可以作为采油平台用钢、锚链钢等应用于海洋工程建设中。为了探究热处理工艺对超细贝氏体钢的显微组织和腐蚀性能的影响,本文采用中碳钢为基础设计了一步贝氏体等温、两步贝氏体等温和水淬马氏体工艺分别对其进行热处理,对试验钢进行光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜/X射线能谱分析(SEM/EDS)、X射线衍射分析(XRD)等表征,利用原位腐蚀试验、动电位极化和交流阻抗谱等方法对其初期腐蚀行为进行分析,最终得到不同热处理工艺对于试验钢显微组织及耐腐蚀性能的影响。主要结果显示,超细贝氏体钢的组织主要是由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的双相组织,其中残余奥氏体以两种形态存在,一种是分布在贝氏体铁素体板条间的薄膜状残余奥氏体,另一种是分散分布的块状残余奥氏体。一步贝氏体钢中残留的块状残余奥氏体较多;两步贝氏体钢中,块状残余奥氏体的体积分数更少,尺寸更小;马氏体钢的组织为板条马氏体和残余奥氏体。原位腐蚀试验表明,超细贝氏体钢的腐蚀是由块状残余奥氏体附近的贝氏体铁素体首先引发的溶解腐蚀,在继续浸泡过程中,腐蚀沿着贝氏体铁素体板条的方向发展,形成了更大的孔洞。马氏体钢腐蚀生成较大的点蚀坑,在之后的腐蚀过程中,点蚀坑扩展迅速,并向基体深处延伸发展。动电位极化结果表明,三种试验钢电极表面的阴极行为均相似,阳极区均呈现活性溶解的特征,两步贝氏体钢的自腐蚀电位最高、腐蚀电流密度最小,极化阻抗值最大,马氏体钢的腐蚀电流密度最大,极化阻抗值最小。综合以上结果,一步贝氏体等温保温时间较短,残余奥氏体体积分数较大,组织中的块状残余奥氏体较多,尺寸较大;两步贝氏体等温保温显著降低了残余奥氏体的体积分数,块状残余奥氏体被新生成的贝氏体铁素体分割,尺寸减小;马氏体水淬相变时间短,得到的组织为板条马氏体和残余奥氏体。超细贝氏体钢的初期腐蚀是由贝氏体铁素体和块状残余奥氏体形成的微电偶引发贝氏体铁素体的选择性溶解,溶解沿贝氏体铁素体板条发展,相隔的薄膜状残余奥氏体较稳定,阻碍了溶解向相邻贝氏体铁素体板条的发展;超细贝氏体钢的耐腐蚀性能优于马氏体钢。