浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)電化學(xué)和化學(xué)浸泡法分析了304L不銹鋼管和321不銹鋼管耐點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕性能。結果表明:304L不銹鋼管擊穿電位Eb較高，Eb-Ep較大，304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321不銹鋼管，但是鈍化膜破壞后修復能力要弱于321不銹鋼管。晶間腐蝕浸泡試驗中321不銹鋼管晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界，而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上輕微，這看不到完整的晶界輪廓,這表明，304L不銹鋼管在耐晶間腐蝕領(lǐng)域使用時(shí)可代替321不銹鋼管。

 304L不銹鋼管和321不銹鋼管同屬18-8型奧氏體不銹鋼，廣泛應用于能源、石油、化工、造紙、船舶和軍事等領(lǐng)域。由于富鉻碳化物的析出會(huì )造成304不銹鋼管等焊后晶間腐蝕的傾向，通常通過(guò)降低鋼中碳含量(0.03%以下)和加入強碳化物形成元素(鈦、鈮)來(lái)控制。304L不銹鋼管是在304不銹鋼管基礎上通過(guò)降低鋼中的碳含量達到提高合金耐腐蝕性的目的。321不銹鋼管是在304不銹鋼管基礎上加入鈦元素，由于鈦和碳的親和力大，鋼中的碳首先與鈦形成TiC，抑制了鉻與碳元素形成碳化鉻而造成的貧鉻問(wèn)題，從而提高321不銹鋼管的耐蝕性能。由于321等含鈦鋼中氮化鈦、碳氮化鈦等的析出對帶鋼表面質(zhì)量會(huì )造成不良影響，以及澆鑄水口由于氮化鈦、碳氮化鈦等析出而造成的結瘤等問(wèn)題，國外發(fā)達國家已經(jīng)由超低碳奧氏體不銹鋼逐步取代321不銹鋼管，而我國目前還在大量應用321等含鈦不銹鋼。鑒于此，至德鋼業(yè)擬對304L不銹鋼管和321奧氏體不銹鋼的耐點(diǎn)腐蝕和晶間腐蝕性能進(jìn)行對比研究。

一、試驗材料與方法

 實(shí)驗所用材料為退火態(tài)304L不銹鋼管和321奧氏體不銹鋼，二者化學(xué)成分如表1所示，主要區別在于304L不銹鋼管具有更低的碳含量，而321不銹鋼管中添加了鈦元素。兩種試驗用鋼的冶煉工藝：電爐→氬氧脫碳轉爐(AOD)→LF爐精煉→連鑄；軋制工藝：加熱爐→中厚板軋制→固溶處理→洗處理→入庫。

 采用電化學(xué)測試法和化學(xué)浸泡法對比研究了304L不銹鋼管和321不銹鋼管的耐點(diǎn)蝕和晶間腐蝕的性能。點(diǎn)腐蝕電化學(xué)分析樣品經(jīng)超聲波清洗烘干后，點(diǎn)焊機焊接導線(xiàn)，環(huán)氧樹(shù)脂封裝，固化后用砂紙濕磨至1200目，用硅橡膠密封試樣與環(huán)氧樹(shù)脂連接處縫隙。點(diǎn)蝕的電化學(xué)分析在CS350電化學(xué)工作站進(jìn)行，電解質(zhì)為3.5%NaCl，采用三電極系統，參比電極為飽和甘汞電極，輔助電極為鉑電極。動(dòng)電位掃描速率為0.6mV/s，30℃水浴恒溫。晶間腐蝕的試樣加工前經(jīng)敏化處理，敏化溫度為650℃，保溫120分鐘。晶間腐蝕的化學(xué)浸泡試驗在65%的硝溶液中進(jìn)行，試樣置于硝溶液中保持微沸狀態(tài)48小時(shí)，試驗結束后流水沖洗，然后在酒精中用超聲波清洗后取出烘干，共計三個(gè)周期，以失重腐蝕速率和晶間腐蝕形貌評價(jià)其耐晶間腐蝕性能。同時(shí)，將材料加工成尺寸為25mm×85mm×5mm的試樣，經(jīng)打磨后將試樣置于硫-硫銅溶液中保持微沸狀態(tài)16小時(shí)。試驗結束后用流水沖洗，然后在酒精中用超聲波清洗后取出烘干。將干燥冷卻后的試樣進(jìn)行彎曲試驗，冷彎角度180°，彎心5mm，將彎曲后的試樣在顯微鏡下觀(guān)察外表面有無(wú)因晶間腐蝕而產(chǎn)生的裂紋。

二、結果與討論

 1. 試樣的金相組織

  304L不銹鋼管和321不銹鋼管金相組織如圖所示?？煽闯?，304L不銹鋼管和321不銹鋼管基體均為奧氏體組織，基體上分布著(zhù)少量碳化物，以及沿軋制方向分布的少量條狀鐵素體。

 2. 點(diǎn)蝕試驗

  304L不銹鋼管和321不銹鋼管點(diǎn)腐蝕的電化學(xué)試驗結果如圖所示，表為具體的電化學(xué)參數。擊穿電位Eb代表抗點(diǎn)腐蝕能力，Eb越高，抗點(diǎn)腐蝕能力越強。Ep為保護電位，Eb-Ep代表修復能力，Eb-Ep越小，鈍化膜破壞后修復能力越好。如表所示，304L不銹鋼管的點(diǎn)蝕電位高于321不銹鋼管，表明其抗點(diǎn)腐蝕能力強于321不銹鋼管，但是304L不銹鋼管 Eb-Ep高于321，表明其鈍化膜修復能力要弱于321，原因可能是321不銹鋼中添加了鈦元素生成碳化鈦等析出相所致。

 3. 晶間腐蝕實(shí)驗

 304L不銹鋼管和321不銹鋼管在硫-硫銅溶液中保持微沸狀態(tài)16小時(shí)后沖洗、烘干，將干燥冷卻后的試樣進(jìn)行冷彎試驗，結果表明,彎曲后的試樣外表面均無(wú)裂紋產(chǎn)生。在硝溶液中浸泡腐蝕的結果如表所示，304L不銹鋼管腐蝕失重相對穩定，而321腐蝕失重隨周期的增加而明顯增大，在整個(gè)過(guò)程中，304L不銹鋼管失重明顯小于321不銹鋼。

  晶間腐蝕試驗后的組織如圖所示?？煽闯?，321不銹鋼管發(fā)生了晶間腐蝕，晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界；而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上較輕微，看不到完整的晶界輪廓，腐蝕后的組織和腐蝕速率結果相一致。

  由以上結果知，304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321，尤其是耐晶間腐蝕性能優(yōu)秀，可以替代321作為耐晶間腐蝕材料使用。304L不銹鋼管較好的耐腐蝕性能主要歸功于其較低的碳含量。

三、結論

 1. 304L不銹鋼管擊穿電位Eb高于321不銹鋼管，但是304L不銹鋼管的Eb-Ep較大，表明304L不銹鋼管抗點(diǎn)腐蝕能力強于321，但鈍化膜破壞后修復能力要弱于321。

 2. 晶間腐蝕浸泡試驗表明敏化處理的321不銹鋼發(fā)生了典型的晶間腐蝕，晶界腐蝕較深，勾畫(huà)出了完整的晶界；而304L不銹鋼管的晶界腐蝕總體上輕微，看不到完整的晶界輪廓，304L不銹鋼管和321不銹鋼管耐晶界腐蝕性的差異主要歸因于304L較低的碳含量。