基于应变干预碳化物动态析出行为对不锈钢复合板耐腐蚀性的影响

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不锈钢因良好的耐腐蚀性广泛应用于建筑、海洋工程等领域,但由于其成本高昂等问题,兼具优异耐腐蚀性及力学性能的碳钢/不锈钢复合材料应运而生。实际热轧过程中,在高温及轧制力作用下,基材碳钢侧碳原子向覆材不锈钢侧发生扩散并在晶界处析出含铬碳化物,导致晶间腐蚀现象,严重影响板材的耐腐蚀性。针对不锈钢腐蚀性问题,碳化物析出相为根本原因。大多学者采用固溶热处理和添加中间层等手段减少析出相,但会降低板材性能。目前,利用应力与组织交互作用是近期国内外的研究热点,但是形变对不锈钢复合板碳化物的影响机制尚不明确,同时针对形变影响复合板耐腐蚀性规律的研究较少。 从复合板晶间腐蚀根本问题出发,通过再结晶区轧制及Ga改性干扰晶界碳化物析出及合金元素晶界偏聚;采用室温变形及低温回火诱导晶界碳化物回溶。借助OM、SEM、XRD、EPMA及耐蚀性试验探究形变干扰及界面改性对复合材料耐蚀性影响的一般规律。主要结论归纳如下: (1)发现在含Cr碳化物析出前植入高密度位错可以抑制碳化物的晶界析出,使304/Q235的腐蚀速率由792 g/(m2·h)降低至647 g/(m2·h),降低18.3 %。 (2)Ga元素可以稳定碳钢侧的奥氏体组织,减少C原子的上坡扩散,抑制不锈钢侧含Cr碳化物的晶界析出,使304/Q235复合材料的腐蚀速率由792 g/(m2·h)降低至676 g/(m2·h),降低14.65 %。 (3)晶界碳化物形成后变形可以诱导晶界碳化物回溶,使304/Q235复合材料的腐蚀速率由792 g/(m2·h)降低至713 g/(m2·h),降低9.97 %。 (4)后变形对低碳含量复合材料耐蚀性的改善更为显著,处理后304/700L复合材料的腐蚀速率由600 g/(m2·h)降低至361 g/(m2·h),降低39.83 %,与固溶处理后的腐蚀速率330 g/(m2·h)基本一致。 (5)采用轧制速度调控时,提高轧制速度可以减少碳元素扩散并抑制晶界碳化物形成,提高复合材料的耐腐蚀性。当轧制速度从80 mm/s提高至100 mm/s时,腐蚀速率从792 g/(m2·h)下降至746 g/(m2·h)。当轧制速度最高为150 mm/s时,此时腐蚀速率最低为687 g/(m2·h)。 (6)采用轧制压下率调控时,增加轧制压下率会促进原子的扩散,从而降低复合板的耐腐蚀性。压下率从28%提高至70%时,腐蚀速率从274 g/(m2·h)提升至679 g/(m2·h)。