不锈钢水壶口径腐蚀行为的研究

谢春玉+黄子东

摘 要：本文通过化学成分检测、金相分析、宏观及微观检验技术手段对某公司生产的不锈钢水壶口径弯曲处出现严重锈蚀现象进行分析研究，结果表明：水壶口径弯曲处腐蚀是由于非标200系奥氏体不锈钢在冷加工过程中，形变诱发马氏体相变，而形变马氏体在腐蚀介质中易先发生腐蚀，从而引发严重腐蚀损伤。

关键词：腐蚀；非标200系奥氏体不锈钢；马氏体相变

Abstract： Through the ways of chemical testing， metallographic analysis， macroscopic and microscopic inspection technology， a study is conducted on the severe corrosion phenomena of the stainless steel kettle caliber in a certain company. The results show that the corrosion is due to the martensitic transformation caused by non-standard 200 series austenitic stainless steels in the process of cold working. The Deformation - induced Martensite is easily corroded in the corrosive medium， causing serious corrosion damage.

Keywords： corrosion； non - standard 200 series austenitic stainless steels； martensitic transformation

中图分类号：TG172 文献标识码：A

某公司生产的不锈钢水壶口径弯曲处出现严重锈蚀现象，为了查找原因，我们通过化学成分检测、金相分析等技术手段对问题产品进行分析研究。

一、宏观及微观检验

图1（a）显示水壶口径弯曲处出现锈迹，特别是弯曲变形量越大的地方腐蚀越严重。将表面稍微打磨下后在金相显微镜下观察到图1（b）其基底表面有著块状的腐蚀斑。

二、化学成分分析

在水壶口弯曲处取样，通过直读光谱仪（GS1000）进行化学成分分析，结果见表1。

该水壶的材料为非标200系高锰节镍型不锈钢，高锰节镍型不锈钢是为减少贵金属Ni的使用，添加Mn、N等元素的经济型不锈钢，是典型的亚稳定奥氏体不锈钢，冷变形过程中易诱发形变马氏体。

三、金相分析

将水壶口切除一小块下来，压平后进行镶嵌，用砂纸逐级打磨，抛光，然后用王水进行腐蚀后，通过金相显微镜（Axiovert 40 Mat）观察。发现奥氏体基底上出现有形变马氏体，并且变形量越大马氏体的量越多，在变形最大处几乎为马氏体。而变形量小的形变马氏体少，甚至没有，出现了奥氏体-奥氏体/形变马氏体-形变马氏体3个区域（图2）。由于马氏体组织中存在大量的缺陷，如错位、空位等，且马氏体的腐蚀电位要比奥氏体低，致使马氏体的耐腐蚀性能远低于奥氏体，在腐蚀介质中易先发生腐蚀，从而引起产品严重的腐蚀损伤。

同时在奥氏体/形变马氏体过渡区发现有裂痕产生，为穿晶断裂（图3），由于奥氏体与马氏体之间物理性能不同，如硬度和强度不同，在变形过程中在形变应力下沿着两相界面甚至在马氏体相中发生开裂。

为了进一步分析，通过在0.5mol/L H2SO4+0.01mol/L KSCN混合溶液中，经EPR测试后，表面只出现少量的凹坑腐蚀点，没有大面积的腐蚀块（图4）。说明形变马氏体与基体奥氏体没有形成原电池腐蚀，是由于形变马氏体和于基体奥氏体成分一样，他们之间的转变是通过晶格改变来形成，没有形成电位差。

结论与建议

不锈钢水壶口径弯曲处腐蚀是由于高锰节镍型、亚稳定的奥氏体不锈钢在冷加工过程中，诱发形变马氏体相变，且变形量越大，马氏体相变量越大，而马氏体的耐腐蚀性能低于奥氏体，在腐蚀介质中易先发生腐蚀，引起产品严重的腐蚀损伤。

根据节镍型奥氏体不锈钢中形变马氏体的产生和逆变规律，热处理可以使形变马氏体发生逆变，形变马氏体发生逆变的临界温度约为550℃，在800℃时，形变马氏体可以在20s之内消除。

参考文献

[1]沃海波，季灯平，吴狄峰.节镍型奥氏体不锈钢中形变马氏体的产生和逆变规律[J].宝钢技术，2013（4）：60-63.

[2]许淳淳，张新生，胡钢.AISI304不锈钢在冷加工过程中的微观组织变化[J].北京化工大学学报，2002，29（6）：27-31.

[3]许适群.不锈钢的耐蚀性能[J].石油化工腐蚀与防护，2005，2（5）：4.