不鏽(xiù)鋼(gāng)蝶閥(fá)鏽蝕(shí)原(yuán)因分析及(jí)解決方法
日期(qī)： 22-01-11 閱讀次數：
材質為(wéi)CF8M的不鏽(xiù)鋼蝶(dié)閥在使用過程中(zhōng)出現(xiàn)鏽蝕現象(xiàng)。奧氏體不鏽(xiù)鋼經正(zhèng)常熱處(chǔ)理後，室溫(wēn)下組織應(yīng)為奧氏體，耐蝕性能很(hěn)好。為(wéi)了(liǎo)分析(xī)蝶閥(fá)的鏽(xiù)蝕原因，在其(qí)上(shàng)取樣進行分(fēn)析。
1試(shì)驗方法
取樣進行化學(xué)成(chéng)分(fēn)分析(xī)(判斷(duàn)是否符(fú)合(hé)標準要(yào)求)，金相組織(zhī)檢查，熱處(chǔ)理工藝(yì)試驗(yàn)及(jí)SEM分析。
2試(shì)驗(yàn)結果及分析(xī)
2.1化學(xué)成(chéng)分
化學(xué)成(chéng)分(fēn)分(fēn)析(xī)結果(guǒ)及標準(zhǔn)成分。
2.2金(jīn)相分(fēn)析(xī)
從出現鏽蝕現(xiàn)象(xiàng)的蝶閥上切取(qǔ)了金相(xiāng)試樣，經磨(mó)製拋光後，用三(sān)氯化鐵水溶液腐(fǔ)蝕，在(zài)Neophot-32金(jīn)相顯(xiǎn)徽鏡上(shàng)觀察分析(xī)，其金(jīn)相組織由奧氏體(tǐ)與(yǔ)另一種(zhǒng)析出物(wù)組成。不鏽鋼閥(fá)門從理(lǐ)論上講奧氏體不鏽(xiù)鋼(gāng)經正(zhèng)常熱(rè)處理(lǐ)後，應得(dé)到(dào)均一奧氏(shì)體組織(zhī)。組織中(zhōng)出(chū)現的另(lìng)一(yī)析出物究竟是(shì)何(hé)組(zǔ)織，有兩(liǎng)種判斷(duàn)：一是σ相(xiāng)，另一種(zhǒng)是碳化物。σ相(xiāng)與(yǔ)碳化物形(xíng)成(chéng)的條件(jiàn)不同(tóng)，但都具有(yǒu)一個共同的特點(diǎn)，那就(jiù)是造成(chéng)奧(ào)氏(shì)體(tǐ)不鏽鋼(gāng)對晶(jīng)間腐蝕(shí)的(dí)敏(mǐn)感性(xìng)。
首先采用了雜色(sè)法(fǎ)進行σ相的(dí)鑒(jiàn)別。采用鹼性赤血鹽(yán)水溶液(赤(chì)血鹽10g+氫氧化鉀10g+水(shuǐ)100ml)，試樣在該(gāi)試劑中煮沸2~4min後，鐵素(sù)體呈(chéng)黃色(sè)，碳化(huà)物(wù)被腐蝕，奧氏(shì)體(tǐ)呈(chéng)光亮(liàng)色，σ相(xiāng)由(yóu)褐色(sè)變為(wéi)黑色。用上述方法將從蝶(dié)閥(fá)上(shàng)切取的試樣(yàng)在鹼性赤血鹽(yán)水(shuǐ)溶液中(zhōng)煮(zhǔ)沸(fèi)4min後(hòu)，在顯(xiǎn)徽鏡(jìng)下觀察(chá)，析出(chū)物保持了原(yuán)形貌(mào)，未發現明顯變化。因此(cǐ)決定采用熱處(chǔ)理的(dí)方法(fǎ)進一(yī)步試(shì)臉(liǎn)分析。2.3熱(rè)處理試驗(yàn)分析
σ相是一種鐵(tiě)鉻原(yuán)子(zǐ)比(bǐ)例(lì)大(dà)致相(xiāng)等(děng)的金(jīn)屬間化合物。化學成分，鐵素體，冷變形，溫變(biàn)都(dū)不(bù)同(tóng)程(chéng)度地(dì)對σ相(xiāng)形成產生影(yǐng)響(xiǎng)。采(cǎi)用染色(sè)法試(shì)驗(yàn)，在顯微(wēi)鏡(jìng)下(xià)觀察析(xī)出相變化(huà)不明顯，故(gù)采用了熱(rè)處(chǔ)理的(dí)方法(fǎ)來(lái)鑒別σ相。有關資料(liào)介紹(shào)，σ相通(tōng)常(cháng)是在(zài)500~800℃長(cháng)期時效中(zhōng)形成的。這是因(yīn)為較(jiào)高(gāo)的溫(wēn)度下時效(xiào)有利(lì)於鉻(gè)的擴(kuò)散(sàn)。再(zài)高溫(wēn)度(dù)加熱σ相(xiāng)將開始溶解，溶解完(wán)畢至少要在920℃以上。在高(gāo)於σ相的穩定(dìng)溫度(dù)加(jiā)熱可使(shǐ)之消除。形成σ相(xiāng)所(suǒ)需時間雖然很長，但消除(chú)σ相一般隻要短(duǎn)時(shí)間加熱(rè)即可。根據這(zhè)一理論(lùn)，製(zhì)定了熱處理(lǐ)工(gōng)藝，觀察組(zǔ)織中的(dí)析出相是否可(kě)以消(xiāo)除(chú)。將(jiāng)從(cóng)蝶閥上切取的試樣加(jiā)熱到940℃，保溫(wēn)30min，然後(hòu)在Neophot-32金相顯微鏡(jìng)上(shàng)觀(guān)察分析。經(jīng)熱處理後(hòu)的試樣中的析(xī)出(chū)相沒(méi)有(yǒu)消(xiāo)除，並(bìng)保(bǎo)持(chí)原(yuán)形貌，由(yóu)此證(zhèng)明了該組(zǔ)織(zhī)中(zhōng)的(dí)析(xī)出(chū)相(xiāng)有可能不是σ相。
2.3SEM分析
有時(shí)鋼(gāng)中出現的σ相(xiāng)，采用任何染(rǎn)色的(dí)方(fāng)法均(jūn)無法(fǎ)辨別其(qí)頗(pō)色，可采(cǎi)用SEM的分(fēn)析方(fāng)法來鑒別(bié)。因為已(yǐ)知σ相(xiāng)為鐵與鉻的化(huà)合物(wù)，含鉻量(liáng)為42%~48%，通過(guò)EDS定(dìng)性(xìng)和定量分(fēn)析測出(chū)未知(zhī)相的組成元素及(jí)其(qí)含(hán)量，從而(ér)確定(dìng)未知相(xiāng)。
EDS分(fēn)析(xī)結(jié)果表明，析(xī)出物的含(hán)鉻量(liáng)為33.6%，明(míng)顯高於基(jī)體中的(dí)Cr含(hán)量(liáng)16.3%，而(ér)σ相(xiāng)的含(hán)鉻(gè)量是42%~48%，因(yīn)而否(fǒu)認(rèn)析(xī)出(chū)相為σ相。綜合(hé)染色試臉(liǎn)，熱處理試(shì)驗的(dí)結果，認為不鏽鋼蝶閥(fá)組織中的析(xī)出相(xiāng)不是σ相(xiāng)。經SEM觀(guān)察析(xī)出相為一種共晶組織(zhī)，是(shì)以(yǐ)鉻為主(zhǔ)的(dí)碳化(huà)物(wù)。
不(bù)鏽鋼蝶閥(fá)的(dí)材料為鎳鉻奧氏體(tǐ)不(bù)鏽(xiù)鋼(gāng)，這種材(cái)料一(yī)般都(dū)在(zài)固溶狀態下使(shǐ)用(yòng)。在室溫(wēn)狀態(tài)下，其組(zǔ)織為奧氏(shì)體，奧氏體(tǐ)不(bù)鏽(xiù)鋼(gāng)在廣泛的腐蝕(shí)介(jiè)質(zhì)中(zhōng)特別是大(dà)氣(qì)中具有良(liáng)好(hǎo)的抗(kàng)腐(fǔ)蝕能(néng)力(lì)。對(duì)不(bù)鏽(xiù)鋼蝶(dié)閥鏽蝕的原(yuán)因分析如(rú)下：
①綜(zōng)合上述各(gè)項(xiàng)試驗(yàn)的(dí)結果，可判(pàn)定(dìng)蝶(dié)閥(fá)材(cái)料組(zǔ)織(zhī)中析出相(xiāng)不是σ相，故蝶(dié)閥的鏽(xiù)蝕現象不(bù)是由(yóu)σ相引起的。
②通(tōng)過SEM觀察，確認蝶閥的組織(zhī)中析(xī)出相(xiāng)是(shì)以鉻為(wéi)主(zhǔ)的(dí)碳化(huà)物，這(zhè)種共(gòng)晶組(zǔ)織沿(yán)晶界(jiè)分布。EDS分(fēn)析結(jié)果(guǒ)表明這(zhè)種分布在(zài)晶界上的(dí)碳化(huà)物鉻(gè)含(hán)量明顯(xiǎn)高(gāo)於基(jī)體。這種碳化物(wù)是(shì)M23C6型。隨(suí)碳(tàn)化(huà)物的(dí)析(xī)出(chū)，又得不到鉻(gè)的擴(kuò)散(sàn)補(bǔ)充(chōng)時(shí)，以碳(tàn)化(huà)鉻(gè)的形式(shì)沿奧(ào)氏體(tǐ)晶界析(xī)出(chū)，在(zài)碳化(huà)物(wù)周圍(wéi)形(xíng)成貧鉻區，從而奧氏(shì)體(tǐ)不(bù)鏽(xiù)鋼晶界(jiè)易(yì)被腐蝕。所以沿(yán)晶(jīng)界(jiè)析出的碳(tàn)化物是造成蝶(dié)閥鏽蝕(shí)的(dí)主(zhǔ)要原因。
③經固(gù)溶處(chǔ)理(lǐ)後的奧氏體(tǐ)不鏽(xiù)鋼(gāng)，由(yóu)於在高溫(wēn)加熱(rè)時大部分碳(tàn)化物(wù)被溶解(jiě)，奧氏體中(zhōng)飽和(hé)了大量的碳與(yǔ)鉻，並(bìng)因(yīn)隨(suí)後(hòu)的(dí)快(kuài)速冷(lěng)卻(què)而固定下來，使材料有很商的耐腐蝕性。因(yīn)此(cǐ)應嚴格(gé)控(kòng)製熱處理(lǐ)工(gōng)藝，固(gù)溶處理時將工件加熱至高(gāo)退(tuì)，使碳(tàn)化(huà)物充分(fēn)溶(róng)解，然(rán)後(hòu)迅速冷卻(què)，得到(dào)均一奧(ào)氏休組織(zhī)。固溶(róng)處理後(hòu)，如果(guǒ)采用緩(huǎn)慢(màn)冷(lěng)卻，在冷(lěng)卻過程中碳化(huà)鉻將(jiāng)沿(yán)晶(jīng)界析(xī)出(chū)，從(cóng)而(ér)導(dǎo)致材(cái)料(liào)耐腐蝕(shí)性能降低(dī)。
