奥氏体不锈钢设备腐蚀与防护

• ISBN：9787122379344

• 版次：1

• 商品编码：13072582

• 品牌：化学工业出版社

• 包装：平装

• 开本：16开

• 出版时间：2020-11-01

• 用纸：胶版纸

• 页数：134

• 正文语种：中文

内容简介

本书针对奥氏体不锈钢局部腐蚀的几个关键问题进行研究。主要内容包括：基础知识及腐蚀类型、奥氏体不锈钢点蚀、奥氏体不锈钢缝隙腐蚀、管板与换热管间缝隙的消除、奥氏体不锈钢应力腐蚀、应力腐蚀失效概率分析、奥氏体不锈钢超声滚压表面强化。

本书理论分析、试验研究、有限元模拟并存，论述了奥氏体不锈钢的腐蚀类型、机理、影响因素、预防措施、常见腐蚀案例等内容，可为不锈钢腐蚀领域的研究人员以及不锈钢设备管理人员提供帮助，也可供相关专业工程技术人员、高校相关专业师生学习参考。

目录

第1章绪论001

1．1基础知识002

1．1．1不锈钢的应用002

1．1．2腐蚀的危害004

1．2腐蚀的类型006

1．2．1点蚀007

1．2．2缝隙腐蚀007

1．2．3应力腐蚀009

1．2．4晶间腐蚀011

第2章奥氏体不锈钢点蚀014

2．1点蚀机理015

2．2材料对点蚀的影响017

2．3点蚀因素关联性分析021

2．3．1灰色系统理论概述022

2．3．2灰色关联分析022

2．3．3案例分析025

2．4点蚀随机性031

2．4．1点蚀萌生的随机性032

2．4．2随机变量分布033

2．5点蚀预防措施035

第3章奥氏体不锈钢缝隙腐蚀037

3．1缝隙腐蚀机理038

3．2缝隙腐蚀影响因素039

3．3缝隙腐蚀数值模拟041

3．3．1理论分析041

3．3．2数值模拟043

3．4缝隙腐蚀预防措施051

第4章管板与换热管间缝隙的消除053

4．1管板和换热管连接方式054

4．2液压胀接压力理论计算058

4．3胀接数值分析062

4．3．1模型建立062

4．3．2数值计算与理论计算的比较065

4．3．3几何偏差对最小胀接压力的影响068

第5章奥氏体不锈钢应力腐蚀074

5．1应力腐蚀特征075

5．2应力腐蚀机理078

5．2．1阳极溶解078

5．2．2氢致开裂理论079

5．3应力腐蚀的影响因素080

5．3．1材料因素080

5．3．2环境因素080

5．3．3力学因素082

5．4应力腐蚀案例分析085

5．5应力腐蚀预防措施088

第6章应力腐蚀失效概率分析090

6．1应力腐蚀失效概率分析方法091

6．1．1应力-强度干涉模型091

6．1．2应力腐蚀参数的概率分布估计093

6．1．3失效概率计算方法099

6．2应力腐蚀失效概率分析通用模型102

6．2．1启裂失效概率分析模型102

6．2．2泄漏失效概率分析模型106

6．2．3断裂失效概率分析模型109

6．3考虑模型不确定性的失效概率模型113

6．3．1模型不确定性的来源113

6．3．2失效概率模型114

第7章奥氏体不锈钢超声滚压表面强化115

7．1超声滚压表面强化方法116

7．2表面强化对材料性能的影响117

7．2．1实验设计117

7．2．2表面粗糙度118

7．2．3表面硬度120

7．2．4耐腐蚀性120

附录123

附录1启裂失效概率124

附录2泄漏失效概率125

附录3断裂失效概率a/c=0．1126

附录4断裂失效概率a/c=0．2128

附录5断裂失效概率a/c=0．4130

参考文献132 2100433B

高铬铸铁铸态基体组织通常不是单一组织，含有奥氏体、珠光体，厚大缓冷铸件中还存在一些二次碳化物以及少量其他非固溶相。为了达到硬化目的，淬火第一个步骤就是将铸件加热超过A_C3，保温一定时问后，使铸态基体组织转变成为单一的奥氏体组织。这一过程称为奥氏体化。

铸态基体组织对奥氏体化过程有一定影响。因为不同相组分在奥氏体化温度下的转变和元素溶解情况是不相同的。例如层状珠光体的碳扩散距离短，易于分解，在奥氏体化过程中能较快达到固溶体的成分平衡。珠光体基体高铬铸铁能在较短加热时间内获得均匀的奥氏体组织，因此规定高铬铸铁件淬火前实行预珠光体化处理是有益的。

高铬铸铁件加热到A_C1度后，基体局部组织开始发生点阵改组，出现α→γ转变。随温度增高，γ转变量逐渐增加。理论上铸件温度达到A_C3，转变应该停止。但是，实际测定结果表明，铸件加热到稍高于A_C3温度进行奥氏体化，α→γ转变的速度比较缓慢，即使保温时间很长，也难以使基体全部成为单一奥氏体组织。此外生成的奥氏体组织化学成分很不均匀，并且含有许多未溶碳化物以及其他熔点较高的杂质。已发现细小的碳化物常常成片弥散分布。这些不纯物不但影响过冷奥氏体的转变，而且也会使转变产物组织均匀性显著下降，最终导致铸件力学性能降低。

加热温度超过A_C320～30℃，α→γ转变才开始逐渐趋于停止。高铬铸铁通常采用的奥氏体化温度超过A_C370～120℃以上。这样的温度既是为了奥氏体组织充分均匀化，也是进行脱稳处理的需要。

确定某一铸件的奥氏体化温度，需要知道该铸件的A_C3温度。但是高铬铸铁含有多种合金元素，直接影响A_C3温度，难以写出各元素质量分数对A_C1和A_C3温度综合影响的表达式。

碳在奥氏体中的溶解度随奥氏体化温度提高而增加，适当提高奥氏体化温度会使淬火后马氏体的硬度上升。但是过度提高温度将产生相反效果。例如奥氏体化温度超过100℃以后，由于二次碳化物重新溶入奥氏体，使奥氏体含碳量增多、组织稳定性提高，淬火后铸件中残余奥氏体在基体中的体积分数可能超过70%。因此，高铬铸铁件奥氏体化温度不应超过980～1000℃。

铸件在炉内加热到预定的奥氏体化温度后开始计算奥氏体化保温时问。此时间过程包括：铸件整体达到奥氏体化温度所需时问、成分均匀化及二次碳化物析出所需时间。

奥氏体化所需时间中，成分均匀化所需时问比较长，铬、碳含量较高时需要的时间更长。其次是铸件结构所决定的铸件整体加热到奥氏体化温度所需时问。在炉内升温过程

中，铸件的实际温度总是滞后于炉子的测定温度，而且铸件的模数越高，滞后越显著。铸件表面温度向内部传导，是滞后的重要原因。据测定，二次碳化物析出时间并不长，一般高铬铸铁件整体达到奥氏体化温度后，20min即可结束析出过程。这可能与铸件加热过程中已有二次碳化物析出有关。

铸件具体的奥氏体化保温时间，可以这样计算：厚度25mm的铸件基本保温时间为2h，厚度每增加25mm保温时间增加1h。或根据铸件最大模数计算保温时间，1cm模数铸件保温时间2h，每增加1cm模数，增加0.5h。即：保温时间=2h 0.5h/1cm模数.

如果加热前铸件的基体组织为珠光体，保温时间可适当减少。

其显微组织为奥氏体。它是在高铬不锈钢中添加适当的镍（镍的质量分数为8%~25%）而形成的，具在奥氏体组织的不锈钢。奥氏体型不锈钢以Cr18Ni19铁基合金为基础，在此基础上随着不同的用途，发展成图1-2所示的铬镍奥氏体不锈钢系列。

奥氏体-铁素体型不锈钢

其显微组织为奥氏体加铁素体。铁素体的体积分数小于10%的不锈钢，是在奥氏体钢基础上发展的钢种。

原始奥氏体晶粒小的好处是，相变时产生的马氏体片也小。这不仅提高强度，而且也改善延性和韧性。一种能大大细化原奥氏体晶粒的方法是，用很快的速率加热至奥氏体化温度，并在刚高于A_C3温度处作非常短时间的保温。这时可用瞬间过热来溶解碳化物，而又不至于粗化奥氏体晶粒。

由于马氏体晶粒细化以及淬火时位错密度的提高，这种处理能使屈服应力提高约10%。位错密度提高的原因还不很清楚，但在200℃以下的回火不能消除这些位错，于是冲击性能变差。提高回火温度确能消除位错，这时性能主要由极细的回火马氏体片尺寸控制。采用400℃以上的回火温度，快速热处理能改善冲击性能，但效果不很大。有证据表明，奥氏体形变热处理前，如果不用普通奥氏体化而采用快速热处理，强度虽只有少量提高，但韧性却大大提高。原因主要是快速奥氏体化产生的晶粒细。

快速奥氏体化处理，用于显著改善超高强度钢的强度和韧性，主要还局限于实验室研究。尚有许多控制上的问题存在。因为钢的热学参数使作这样热处理的零件截面尺寸受到限制，除非有的只要求表面薄层的性能。