耐热钢腐蚀

chery004908

连续炉内导轨连接销，使用半年发现连接销腐蚀严重。材料：0Cr25Ni20,残留的连接销打了光谱，Cr/Ni/Mn/Si/C都在标准范围内。请大家帮忙分析。

aaron01

疑似不锈钢敏化现象，
（1）现象和识别
     敏化态晶间腐蚀出现在焊接构件的焊缝热影响区或构件经过450~850°C加热的部件，在介质作用下导致这些部位的泄漏或破损；产生敏化态晶间腐蚀的设备，部件等，其尺寸，外形几乎没有变化且无任何塑性变形；除受腐蚀的区域外，其它部位没有任何腐蚀的迹象，仍具有明显的金属光泽；局部取样检查，受腐蚀部位的强度，塑性已严重丧失，冷弯时不仅出现裂纹，严重时常常出现脆断和晶粒脱落且落地无金属声。
     在金相显微镜和扫描电镜下可以明显看到钢的晶界由于受腐蚀而变宽，多呈网状，严重时还有晶粒脱落现象。
    （2）机理
    常见的敏化态晶间腐蚀应用贫铬理论可得到圆满的解释。
     Cr-Ni奥氏体不锈钢在使用前或冶炼厂出厂交货状态多为固溶处理状态。即将不锈钢加热到高温（1000~1150°C左右，随钢种而异），保温后快冷（一般为水冷）。此时，当Cr-Ni奥氏体不锈钢中含碳量在0.02~0.03%以上时（随钢中的含Ni量而异），碳在钢中便处于过饱和状态。随后，在不锈钢的加工及设备，构件的制造和使用过程中，若要经过450~850°C的敏化温度加热（例如焊接或在此温度范围内使用），则钢中过饱和的碳就会向晶界扩散，析出并与其附近的铬形成铬的碳合物。在常用的Cr-Ni奥氏体不锈钢中，这种碳化物一般为Cr23C6[M23C6]。由于这种碳化物含有较高的Cr，所以铬碳化物沿晶界沉淀就导致了碳化物周围钢的基体中Cr浓度的降低，形成所谓“贫铬区”。当铬碳化物沿晶界沉淀呈网状时，贫铬区亦呈网状，不锈钢耐腐蚀是因为在介质作用下，钢中含有足以使钢在此介质中钝化的铬量。而贫铬区铬量不足，使钝化能力降低，甚至消失，而奥氏体晶粒本身仍具有足够钝化（耐蚀）能力，因此，在腐蚀介质作用下晶界附近连成网状的贫铬区便优先溶解而产生晶间腐蚀。

落水残阳

对于腐蚀失效，打基体光谱帮助不大。最好还是弄清楚其表面腐蚀介质，针对性的防腐蚀处理或者隔绝或替代腐蚀介质。
应力腐蚀、腐蚀疲劳。连接销工作状态应该是低周高力是吧？
膨化？是因为塑性变形了吧。

吉祥如意

从图片上看，可能与连接安装质量有关。告诉一下工作时间有多久了。

aaron01

是不是渗碳以后降低了耐腐蚀性能？
另外这个链接销是否长期在敏化温度下工作？是在升温区的吗？

tom

会不会本身就是使用的回炉料，碳含量偏高。

吉祥如意

建议楼主对其表面处理一下。
另外，楼主认为是腐蚀的理由，能否说明一下。

chery004908

工作环境：降温区、845℃、碳势0.78,

chery004908

吉祥如意 发表于 2013-5-16 11:06
从图片上看，可能与连接安装质量有关。告诉一下工作时间有多久了。

安装时留了1mm间隙，使用6个月后就成了现在这种状态(使用期间除每月烧炭黑外，一直在使用)。

吉祥如意

chery004908 发表于 2013-5-16 12:30
安装时留了1mm间隙，使用6个月后就成了现在这种状态(使用期间除每月烧炭黑外，一直在使用)。 ...

从你第二张图片上看，被腐蚀的可能性不大。所以，咨询腐蚀的理由。
2520材质的，应该属于早期失效。
质疑与安装不当，间隙过大，机械变形磨损。另外，光谱中硫含量是多少？

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-16 12:39
疑似不锈钢敏化现象，
（1）现象和识别
     敏化态晶间腐蚀出现在焊接构件的焊缝热影响区或构件经过450~85 ...

如此说来，有必要请楼主作一下相关的检测了。

chery004908

aaron01 发表于 2013-5-16 12:39
疑似不锈钢敏化现象，
（1）现象和识别
     敏化态晶间腐蚀出现在焊接构件的焊缝热影响区或构件经过450~85 ...

我们连续炉有两条，一台使用5年未发生此情况。两台设备对比发现这台炉内碳黑明显多点，特别是连接销槽内（图二已经是简单清理后图片）。发现问题后，请教了行业内朋友，回复是“碳腐蚀"。由于特殊的服役环境，不锈钢也会发生腐蚀。例如，在450～850℃敏化温度范围内长期使用，不锈钢就会发生晶间腐蚀。其机理是C与晶界处的Cr结合，形成Cr23C6并析出，使晶界处的Cr含量降低，这就是所谓的“贫铬”。而Cr元素正是抑制晶间腐蚀的主要元素之一，当晶界处的Cr含量低于12%时，发生晶间腐蚀的几率就会变大。现在措施：1、每月烧炭黑一次，延长了烧炭黑过程时间。2、半年清理一次炉膛。  观察措施有效性，有了结果在这里向大家通报。

aaron01

碳腐蚀和敏化是一个意思，在晶界上聚集碳化物，材料变脆，甚至变酥了。

吉祥如意

大家在上面的发言，都非常的精彩。
建议在理论讨论的同时，楼主对失效工件进行金相检验，以便证实理论分析的准确性。
个人觉得：在放大500倍以上的显微图片中，应该发现其晶界上的变化。

chery004908

吉祥如意 发表于 2013-5-16 19:11
大家在上面的发言，都非常的精彩。
建议在理论讨论的同时，楼主对失效工件进行金相检验，以便证实理论分析 ...

这是1月份发生的事，很遗憾现在故障件找不到了。

吉祥如意

chery004908 发表于 2013-5-17 10:06
这是1月份发生的事，很遗憾现在故障件找不到了。

所以，以上的分析不能得到检验的确认，是件非常可惜的事。好比无关案。

aaron01

本来这个例子就可以参加金相照片大赛了！

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-17 10:14
本来这个例子就可以参加金相照片大赛了！

娃娃给铁匠准备有这样的样件，还有其他的适时寄给你。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-5-17 12:18
娃娃给铁匠准备有这样的样件，还有其他的适时寄给你。

可以啊，铁匠打算拿去我们新厂，去蔡司底下拍照片

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-17 12:22
可以啊，铁匠打算拿去我们新厂，去蔡司底下拍照片

娃娃的仪器不上档次，让你们钻个空子。负责提供样件。
一种样件分两块：铁匠一份；长官一份。
不知谁家的仪器更好，娃娃免费提供有价值的样件。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-5-17 12:26
娃娃的仪器不上档次，让你们钻个空子。负责提供样件。
一种样件分两块：铁匠一份；长官一份。
不知谁家的 ...

娃娃，一稿两投是不允许的，撞车了怎么办？

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-17 12:34
娃娃，一稿两投是不允许的，撞车了怎么办？

娃娃觉得不会的。人的认识和人的技术水平是有差异的。
金相试样不同于书稿。如果铁匠觉得不妥，娃娃单独寄是可以的，不同状态，不同钢号，不同热处理工艺。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-5-17 12:38
娃娃觉得不会的。人的认识和人的技术水平是有差异的。
金相试样不同于书稿。如果铁匠觉得不妥，娃娃单独 ...

嘿嘿，要想拿名次的话，最好还是别和人家的创意撞车，
独特、新颖的东西比较抓人眼球，嘿嘿，要考虑评委的心理。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-17 12:44
嘿嘿，要想拿名次的话，最好还是别和人家的创意撞车，
独特、新颖的东西比较抓人眼球，嘿嘿，要考虑评委 ...

高难度的样件，娃娃有的，怕铁匠分析不出来。反正，给你寄几种考考也好。

aaron01

吉祥如意 发表于 2013-5-17 12:48
高难度的样件，娃娃有的，怕铁匠分析不出来。反正，给你寄几种考考也好。 ...

铁匠分析不出，可以向娃娃请教，还有其他人，比如大师，老孤也可以帮助铁匠的，铁匠不怕。

吉祥如意

aaron01 发表于 2013-5-17 13:01
铁匠分析不出，可以向娃娃请教，还有其他人，比如大师，老孤也可以帮助铁匠的，铁匠不怕。 ...

反正是有钱出钱，有力出力。
争取让大家都满意有收获。

爱学阿杜

两台连续炉一台使用五年都没出现这种现象，这台只使用半年，两台的使用环境应该是差不多的，由于铬镍的加入提高了材料的晶间腐蚀倾向，一般不会发生晶间腐蚀的，这就是另外一台使用五年都没有产生这种现象。个人认为这是一种电化腐蚀，每次炭黑清理时把导轨清理干净了可是连接部分一般都在凹槽处不易清理，长期就吸附在螺栓上形成阴极使基体成为阳极失电子遭到腐蚀。一般腐蚀现象为酥松剥落。个人观点望大家批评指正。

吉祥如意

爱学阿杜 发表于 2013-5-17 13:57
两台连续炉一台使用五年都没出现这种现象，这台只使用半年，两台的使用环境应该是差不多的，由于铬镍的加入 ...

电化学腐蚀，应该具备基本条件。固体成为介质似乎太勉强了。传张图片可以吗。

爱学阿杜

电化学腐蚀有宏观的和微观的。即使在同一材料内部也可产生。不知道大家看到过盐浴炉没，电极与液面处就是标准的电化腐蚀。

aaron01

爱学阿杜 发表于 2013-5-17 13:57
两台连续炉一台使用五年都没出现这种现象，这台只使用半年，两台的使用环境应该是差不多的，由于铬镍的加入 ...

可不可以介绍一下，这种电腐蚀是什么反应机理？

吉祥如意

爱学阿杜 发表于 2013-5-17 15:17
电化学腐蚀有宏观的和微观的。即使在同一材料内部也可产生。不知道大家看到过盐浴炉没，电极与液面处就是标 ...

这个没错。因为有介质呀。碳黑作为介质觉得作用不大。

爱学阿杜

炭黑不是介质。空气是介质。

爱学阿杜

电化腐蚀分宏观和微观电化腐蚀，这里属于宏电池电化腐蚀。宏电池不仅在两种材料接触可以产生，同一材料各部分所处介质浓度不同也可以形成，即所谓的浓差电池。我们看到的盐炉电极，船和水吃水线的部位，下水管道与地面处等。这里呢应该是两种不同材料接触（材料和炭黑)由于电极电位的不同造成的吧

aaron01

渗碳气氛是还原性气体，如何发生这个腐蚀？

吉祥如意

爱学阿杜 发表于 2013-5-17 15:39
炭黑不是介质。空气是介质。

有些说不通。空气从何而来呢？空气炉？

爱学阿杜

渗碳气氛是还原性气体是化学保护。电化学腐蚀则是电极电位不同，介质浓度不同等一些列原因造成的。

aaron01

所以铁匠就很困惑，在还原性气氛里，怎么发生的这个电化学反应，反应方程式写不出啊？

爱学阿杜

那晶间腐蚀是什么呢，也是电化腐蚀的一种，只是属于微观的罢了。

taofans

采用RA330合金！

需要换壳的坦克

半年   你没记错时间吧

吉祥如意

娃娃的分析供大家参考，欢迎提出反对的意见。
造成零件早期失效的原因，从提供的资料看，认为主要的原因是：炉体内的碳黑过多（如何避免请楼主另外发帖讨论）。
1.在一定的温度下，碳黑在极少量的空气中会发生燃烧。如碳黑积累过多，此处的温度应高于炉内温度，造成零件处于相对高的温度下服役；
2.碳黑对零件的化学作用，实质上是固体渗碳的作用。在相对高的温度和高浓度下的渗碳，造成零件的早期失效。

所以因为

吉祥如意 发表于 2013-5-18 11:21
娃娃的分析供大家参考，欢迎提出反对的意见。
造成零件早期失效的原因，从提供的资料看，认为主要的原因是 ...

是否是属于金属的碳化现象？

吉祥如意

所以因为 发表于 2013-5-18 17:05
是否是属于金属的碳化现象？

也可以理解为长时期的固体渗碳的结果。

爱学阿杜

在渗碳时，炭黑是阻碍渗碳的，又怎能成为固体渗碳济呢。

吉祥如意

爱学阿杜 发表于 2013-5-18 22:52
在渗碳时，炭黑是阻碍渗碳的，又怎能成为固体渗碳济呢。

再仔细想想。应该想得通。

heatscomcn

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