氮对S32707钢在模拟深海环境中应力腐蚀行为的影响
张彬彬1
张树才2
周杰3
孙文昌2
李花兵2
姜周华2
1.东北大学分析测试中心,辽宁沈阳 1108192.东北大学冶金学院,辽宁沈阳 1108193.中信金属股份有限公司,北京 100027
摘要：[目的]特超级双相不锈钢S32707在深海极端环境中的应力腐蚀开裂(SCC)行为是深刻影响其工程应用可靠性的关键问题.氮(N)作为钢中的关键合金成分,需要深入探究其对应力腐蚀性能的调控机制.揭示N对S32707钢在模拟深海高压、高氯离子环境中应力腐蚀行为的演变规律与机理,可为开发更优异耐SCC的深海工程材料提供理论依据.[方法]利用慢应变速率拉伸测试分析不同N含量S32707在空气、模拟海平面与深海环境中的抗拉强度、屈服强度和断后伸长率;结合应力腐蚀开裂敏感性评估N含量对SCC的抑制作用;采用扫描电子显微镜(SEM)表征断口形貌并分析裂纹扩展路径,利用动电位极化曲线分析钝化膜的稳定性与腐蚀动力学行为.[结果]在模拟深海环境中,随着N含量的提高,S32707钢的力学性能逐渐改善,抗拉强度显著提升,屈服强度略微下降,断后伸长率明显增大;S32707钢的SCC敏感性显著降低,由16.8％降至10.3％,降幅达6.5％,远高于模拟海平面环境中的SCC敏感性降幅(1.8％),即N提高了 S32707钢的耐应力腐蚀性能;随着N含量的提高,S32707钢的电化学行为逐渐改善,点蚀电流密度由505.0 nA/cm2降至341.6 nA/cm2,点蚀电位由60.2 mV增大至101.0 mV,可起到抑制阴极反应的作用;随着N含量的提高,S32707钢的微观组织逐渐改善,S32707钢的断口准解理区面积减小,准解理特征淡化,裂纹数量减少,裂纹长度降低,断面收缩率提高,裂纹开裂程度逐渐减小,表明N通过提高断裂韧性抑制了裂纹萌生与扩展.[结论]N可以通过多重机制协同提高特超级双相不锈钢S32707的耐深海应力腐蚀性能,降低其SCC敏感性,提高其断裂韧性,抑制其应力腐蚀开裂倾向;N可以增大自腐蚀电位,降低点蚀电流密度,抑制阴极反应,减缓局部腐蚀,提高S32707钢的耐点蚀性能;固溶N消耗了点蚀坑中的H+并生成NH4+,有效抑制了蚀坑酸化和析氢腐蚀.因此,调控N含量是改善深海高压环境中S32707钢耐应力腐蚀性能的有效途径,可为高耐蚀双相不锈钢的成分设计和工程应用提供理论依据.
关键词：特超级双相不锈钢应力腐蚀开裂深海环境慢应变速率拉伸测试裂纹扩展路径钝化膜腐蚀动力学电化学行为
分类号：TG144(金属学与热处理)
资助基金：国家自然科学基金(52325406)国家自然科学基金(52374334)国家自然科学基金(52404342)
论文发表日期：2025-11-25
在线出版日期：2025-12-29（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 751-758 )
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