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大口径厚壁钢管中的残留奥氏体使其强度增高

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-09-26  浏览次数:2 选择视力保护色:

[摘要]中华不锈钢网专题报道:要理解大口径厚壁钢管化学腐蚀及电化学腐蚀过程,需要掌握一些电化学的基本知识。有些读者还能回忆起学校用

 中华不锈钢网专题报道:要理解大口径厚壁钢管化学腐蚀及电化学腐蚀过程,需要掌握一些电化学的基本知识。有些读者还能回忆起学校用做贾法尼式电池的试验:把一不锈钢金属条浸在一种电解液里,即一种导电的液体里,它便很快地被溶解了。例如锌条溶解在稀盐酸里。在溶解过程中,中性的锌原子放出电子后进入溶液,这就产生了带正电的金属离子。在离子形成的时候,从原来的不锈钢金属原子出来的电子积聚在大口径厚壁钢管的表面,所以厚壁管带负电荷。带正电荷的厚壁钢管离子通过静电场保持在电解液中的锌条附近。一种厚壁钢管对于形成离子的趋势越大,电势也就越赢。我们用钢条来代替锌条,它的反应也一祥。
 
钢原子进入溶液产生了钢离子,而电子留在原处。但铜形成离子的倾向比锌弱,所以产生的电势就低些。如果我们把铜条和锌条同时浸到稀盐酸里,在外面用一根金属线把它们接通,便有电流通过。在锌条上产生过剩的电子,它们通过金属线进入钢条,在那里跟电解液里的氢离子结合成为氢原子,氢原子在大口径厚壁钢管附近不断发出珍珠般的泡泡。锌原子继续变成离子进入溶液,而电子蚀然通过金属线进入铜条。直到锌片全部溶解,这个过程才停止。要是不用盐酸而用铜盐溶液作电解液,例如把氯化铜放入水中,这样铜就被锌从溶液里置换出来,并沉积在铜条上。在铜和锌组成的贾法尼式电池里,锌条起阳极作用,钢条起阴极作用。
 
    测定统一电势是为了根据电解液里溶解和组成离子的倾向,对各种材质的大口径厚壁钢管和合金进行测试。由此我们就到了电化序。电负性表现得最为强烈的,即活动性非常强的厚壁钢管,它的电位势低于氢。遗憾的是只靠电化序人们还不能对各种腐蚀条件从电化序里作出肯定而有效的预言,什么样的大口径厚壁钢管在与别的材质不锈钢焊接时成为阳极并因此而被破坏掉,但电化序可以给我们以方向性的启示。我们必须仔细地审核每种情况。腐蚀介质的种类是决定性的因素。如果一种厚壁钢管包含了不同的组织成分,也会出现电化学腐蚀。只要稍微接触一点潮湿的东西,如雨、露、雾或冷凝水,就足可以成为电介液,大口径厚壁钢管的表面就会形成无数极小的局部电池。
 
中华不锈钢网专题报道:铁和铝的合金,也就是不锈钢管与铸铁材料,它们在工程技术上的巨大意义是无可争辩的。同样,铝合金作为结构材料也有它不可动摇的地位。镁和钛正在猛起直追,其余的还有70多种金属。人们可以肯定地说,大口径不锈钢管之中没有一种金属可以在短期时间内在产量和应用方面跟主要金属铁和铝并驾齐驱。但尽管如此,不锈钢管之中的每一种金属对技术的进一步发展已经是,或者在不远的将来将是不可缺少的。对于长期来使用的重金属如铜、锡、铝、锌和镍,以及过去只引起科学家兴趣的诸如锫、钽和其他一些金属也是这样。电子学和现代机器制造业成功地应用了一些新的金属材料。这些金属材料在数量上并不多,但对于提高工作效率和机器的功率却起了相当大的推动作用。尤其是一些新的发展部门,如核技术及宇宙航行,要是没有“特殊金属”,是无法进行工作的。
 
有一些大口径不锈钢管应该在本章节里介绍一下。这里先介绍一些大家早就熟悉的不锈钢管化学元素。早在几百年前,甚至几千年前,人类已经应用了的金属作为一部分,另外再介绍一些大多不是作为工程材料,而是作为装饰品以及货币面闻名的金属。最后介绍那些直到近几十年才应用到技术上,被称之为不锈钢管的冶金矿产。
 
TP321大口径厚壁钢管的平均化学成分,计算成铬与镍的当量值,代入不锈钢的组织图,可知它自高温快冷后的组织是处在马氏体+铁素体+奥氏体的组织区。因此,淬火后的TP321大口径厚壁钢管中常可发现有残留奥氏体。
 
    TP321大口径厚壁钢管高温冷却后组织中存在残留奥氏体,与以下三方面的因素有关。
 
    (1)由于厚壁钢管在冷却结晶时合金元素的偏析,局部地方聚积了较多的稳定奥氏体不锈钢的元素(如树枝状晶与晶之间处),使该处的奥氏体的稳定性增高,冷却时不能全部分解;
 
    (2)由于TP321大口径厚壁钢管的化学成分中,稳定奥氏体的元素含量偏高,在这方面影响最大的是碳和氮的含量;
 
    ( 3)由于淬火温度过高,一方面使奥氏体大口径厚壁钢管中溶解的碳及合金元素增多,奥氏体的稳定性增高;另一方面由于高温析出铁素体以后,奥氏体中的增加稳定性的元素相对地增多。这样,大口径钢管的马氏体转变点(M)即可降至零度以下,淬火时奥氏体就不能全部转变成马氏体,部分奥氏体被残留在钢的常温组织中。
 
    中华不锈钢网专题报道:就残留奥氏体TP321大口径厚壁钢管本身而言,它是一种低强度和高塑性的组织,但调质以后组织中发现有残留奥氏体的TP321大口径厚壁钢管,常会发现厚壁管的强度显著增高而塑性与冲击韧性显著降低的现象。

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