材質(zhì)為 CF8M 的不銹鋼蝶閥在使用過程中出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后,室溫下組織應(yīng)為奧氏體,耐蝕性能很好。為了分析蝶閥的銹蝕原因,在其上取樣進(jìn)行分析。
取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析(判斷是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求)、金相組織檢查、熱處理工藝試驗(yàn)及 SEM 分析。
化學(xué)成分分析結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)成分見《表 1》。
《表 1》 化學(xué)成分分析結(jié)果 / %
成分 | C | Si | Mn | P | S | Cr | Ni | Mo |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
CF8M | 0.08 | 1.5 | 1.5 | 0.04 | 0.04 | 18~21 | 9~12 | 2~3 |
蝶閥 | 0.10 | 0.60 | 0.61 | 0.024 | 0.009 | 18.05 | 9.71 | 1.45 |
從出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象的蝶閥上切取了金相試樣,經(jīng)磨制拋光后,用三氯化鐵水溶液腐蝕,在 Neophot-32 金相顯徽鏡上觀察分析,其金相組織由奧氏體與另一種析出物組成。從理論上講奧氏體不銹鋼經(jīng)正常熱處理后,應(yīng)得到均一奧氏體組織。組織中出現(xiàn)的另一析出物究竟是何組織,有兩種判斷:一是 σ 相,另一種是碳化物。σ 相與碳化物形成的條件不同,但都具有一個共同的特點(diǎn),那就是造成奧氏體不銹鋼對晶間腐蝕的敏感性。
首先采用了雜色法進(jìn)行 σ 相的鑒別。采用堿性赤血鹽水溶液(赤血鹽 10g + 氫氧化鉀 10g + 水 100ml),試樣在該試劑中煮沸2~4 min 后,鐵素體呈黃色,碳化物被腐蝕,奧氏體呈光亮色,σ 相由褐色變?yōu)楹谏?。用上述方法將從蝶閥上切取的試樣在堿性赤血鹽水溶液中煮沸 4 min 后,在顯徽鏡下觀察,析出物保持了原形貌,未發(fā)現(xiàn)明顯變化。因此決定采用熱處理的方法進(jìn)一步試臉分析。
σ 相是一種鐵鉻原子比例大致相等的金屬間化合物?;瘜W(xué)成分、鐵素體、冷變形、溫變都不同程度地對 σ 相形成產(chǎn)生影響。采用染色法試驗(yàn),在顯微鏡下觀察析出相變化不明顯,故采用了熱處理的方法來鑒別 σ 相。有關(guān)資料介紹,σ 相通常是在 500~800℃ 長期時效中形成的。這是因?yàn)檩^高的溫度下時效有利于鉻的擴(kuò)散。再高溫度加熱 σ 相將開始溶解,溶解完畢至少要在 920℃ 以上。在高于 σ 相的穩(wěn)定溫度加熱可使之消除。形成 σ 相所需時間雖然很長,但消除 σ 相一般只要短時間加熱即可。根據(jù)這一理論,制定了熱處理工藝,觀察組織中的析出相是否可以消除。將從蝶閥上切取的試樣加熱到 940℃,保溫 30 min,然后在 Neophot-32 金相顯微鏡上觀察分析。經(jīng)熱處理后的試樣中的析出相沒有消除,并保持原形貌,由此證明了該組織中的析出相有可能不是 σ 相。