Studie zum Korrosionsverhalten von austenitischem Edelstahl mit hohem Stickstoffgehalt
Austenitischer Edelstahl mit hohem Stickstoffgehalt verfügt über hervorragende mechanische Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit und bietet einzigartige Vorteile bei der Herstellung von chirurgischen Werkzeugen, Materialien für menschliche Implantate, Instrumenten zur Erkennung hoher Magnetfelder, Schmuck und Küchenutensilien. Ni ist das am häufigsten verwendete Legierungselement in austenitischem Edelstahl. Aus Gründen der Ressourcenschonung, der Vermeidung von Magnetismus und menschlichen Allergien sollte Ni in austenitischem Edelstahl jedoch so weit wie möglich reduziert oder entfernt werden. In dieser Arbeit wurden gleichmäßige Korrosion, interkristalline Korrosion, Spaltkorrosion, Lochfraßkorrosion und Re{2}}Passivierungsverhalten von nickelfreiem austenitischem Edelstahl mit hohem Stickstoff- und hohem Mangangehalt (HNSS) untersucht und die Auswirkungen von Kaltverformung und Sensibilisierung auf die Mikrostruktur, die Eigenschaften des Passivierungsfilms und die Korrosionsbeständigkeit von HNSSS im Vergleich zu kommerziellem Edelstahl 316L (316LSS) untersucht. Der damit verbundene Korrosionsmechanismus wird diskutiert.
Die experimentellen Materialien waren 3 HNSS (A, B und C) und kommerzielles 316LSS. Das Material wird durch Lösungsbehandlung hergestellt. Die Kaltverformung einiger HNSS-Proben in fester Lösung betrug 8 %, 30 %, 49 % bzw. 60 %. Einige HNSS- und 316LSS-Proben wurden 2 Stunden lang bei 650 Grad sensibilisiert. Nachdem die metallografische Probe auf 1,5 μm poliert worden war, wurde sie in 10 % (Massenanteil) Oxalsäurelösung elektrolytisch geätzt, die Ätzspannung betrug 12 V und die Zeit betrug 90 Sekunden.
Einheitlicher Korrosionstest gemäß ASTM G31-Standard; Interkristalliner Korrosionstest gemäß ASTM A-262 Praice B-Standard; Nahtkorrosion und Lochfraß werden gemäß den Standards GB/T 10127-2002 bzw. GB/T 17897-1999 durchgeführt. Die durch Transmissionselektronenmikroskopie beobachteten Proben wurden mechanisch zu 3-mm-Scheiben poliert und durch Doppelsprayelektrolyse auf die beobachteten Proben verdünnt. Die Betriebsspannung betrug 20 V und die Temperatur betrug -30 Grad. Die Korrosionsmorphologie der Probenoberfläche wurde mittels SEM und EDS beobachtet und analysiert. Die ausgefällte Phase der sensibilisierten Probe wurde mit einem Röntgendiffraktometer analysiert. Die chemische Zusammensetzung des passivierten Films wurde durch Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) analysiert. Die XPSPEAK4.1-Software wird zum Ableiten von Höhen und Tiefen von XPS-Daten, zur Verarbeitung von Unterpeaks, zur Peakkalibrierung und zur Berechnung der Integralfläche verwendet.
Die Ergebnisse zeigen, dass die gleichmäßige Korrosionsbeständigkeit und die interkristalline Korrosionsbeständigkeit von HNSS in fester Lösung offensichtlich schlechter sind als die von 316LSS. Die Sensibilisierungsbehandlung hat keinen Einfluss auf die gleichmäßige Korrosionsbeständigkeit von Stahl, führt jedoch zu einer starken Schwächung der interkristallinen Korrosionsbeständigkeit, insbesondere bei Nicht--Mo-Stahl. Die Spaltkorrosions- und Lochfraßbeständigkeit von HNSS in fester Lösung ist besser als die von 316LSS, insbesondere von Mo-Stahl. Die Sensibilisierung führt zu einer Schwächung der Spaltkorrosion und der Lochfraßbeständigkeit. Kaltverformung führt zu einer großen Anzahl mikroskopischer Defekte, was zu einer Verdünnung des Passivierungsfilms, einer Reduzierung stabiler Oxide im Film und einem schlechten Schutz führt, was die Lochfraßbeständigkeit von HNSSs in der Cl--haltigen Lösung verringert, aber ihre Re--Passivierungsleistung verbessert. Die χ-Phase wurde durch Sensibilisierung ausgefällt, die Korrosionsbeständigkeit von HNSS nahm ab, die Repassivierungsleistung verschlechterte sich und die Verformung war mit zunehmender Kälte deutlicher.
