双相不锈钢焊接接头组织与钝化膜的关系研究(附件)【字数：15101】
摘 要摘 要双相不锈钢因其同时具有优良的耐腐蚀性能以及力学性能，目前的使用已经变得越来越广泛，特别是在一些强腐蚀条件下的应用。而双相不锈钢表面形成的钝化膜对其的耐腐蚀性能有着重要影响。在具体的使用环境中，双相不锈钢在经过焊接热处理之后，其奥氏体相与铁素体相比例通常会发生变化，研究不同组织差异的双相不锈钢与钝化膜的关系，对于焊接后双相不锈钢的耐蚀性分析，及实际的应用有着重要的意义。本文通过对不同组织比例的双相不锈钢焊接接头的进行金相观察实验，电化学测试来研究焊接接头的组织比例与钝化膜的关系。金相观察的结果表明，双相不锈钢焊接接头的奥氏体相在接头上、中、下部比例逐渐降低，主要考虑为焊接时热输入是在上部，导致的铁素体相转化不均。同时利用软件对金相照片进行计算，获得组织比例。另外由金相照片可以直观的看到，接头的下部铁素体中有析出相，可能是σ相和氮化物。另外通过DL-EPR分析焊接接头的晶间腐蚀敏感性，发现焊接接头的没有晶间腐蚀的倾向，钝化膜的完整性良好。分别不同温度下的电化学测试结果表明，焊接接头3.5%NaCl溶液中表面钝化膜完整性与母材相近。在不同的外加电位下，钝化膜会表现出不同的半导体特性。同时，在不同焊接接头的相似部位，奥氏体含量越高，钝化膜中载流子浓度越大，点蚀越易发生。此外，适当的温度可以促进钝化膜的生长，提高耐蚀性，并且温度的增加对钝化膜内载流子浓度没有影响，但是会提高钝化膜的平带电位，使得耐点蚀性能下降。关键词2205双相不锈钢；电化学腐蚀；钝化膜半导体特性Abstract
Key words: 2205 duplex stainless steel; electrochemical corrosion; passivation film semiconductor properties 目 录
第一章 绪论 1
1.1 双相不锈钢概述 1
1.1.1双相不锈钢的性能特点 1
1.1.2双相不锈钢的发展及牌号 2
1.2双相不锈钢的焊接 3
1.2.1 2205双相不锈钢的焊接特点 3
1.2.2 2205双相不锈钢焊接工艺性能 4
1.3 双相不锈钢钝化膜研究进展 5
1.3.1 钝化机理 5
1.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
钝化膜成分结构和半导体特性 6
1.3.3 点缺陷模型（PDM） 7
1.4课题的选题意义、目的及主要研究内容 7
1.4.1选题的意义及主要目的 7
1.4.2选题的主要研究内容 8
第二章 试验与测试 9
2.1 实验材料和实验设备 9
2.1.1 实验材料 9
2.1.2 实验设备 9
2.2 金相观察与相比例计算 9
2.3 电化学测试 10
2.3.1 电化学阻抗和动电位扫描测试 10
2.3.2 焊接接头耐晶间腐蚀测试 10
2.3.3 钝化膜性能测试 10
第三章 结果与讨论 11
3.1双相不锈钢焊接接头的组织差异分析 11
3.2 双相不锈钢焊接接头的组织比例分析 12
3.3 焊接接头晶间腐蚀性能分析 13
3.4 双环电化学动电位再活化分析 14
3.5 焊接接头整体钝化膜性能评价 15
3.5.1 接头整体极化速度曲线分析 15
3.5.2 接头整体阻抗图谱分析 17
3.5.3 接头整体MottSchottky曲线分析 18
3.5.4 焊接接头组织差异对钝化膜性能的影响 20
3.5.5 不同温度对钝化膜性能的影响 22
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 双相不锈钢概述
1.1.1双相不锈钢的性能特点
双相不锈钢主要是由奥氏体相和铁素体相共同构成，并且含量基本各占50%，且奥氏体相在其中的含量占比不会低于30%。因此其同时具有了奥氏体不锈钢优秀的韧性及塑性以及铁素体不锈钢的良好的耐腐蚀性[1]。双相不锈钢表现出来的特性，使其吸引了众多科研工作者及在工业应用上的关注，目前由于双相不锈钢的种种优点，现在其已经被广泛的应用在海水相关工业设备、石油化工设备、造纸机械设备等工业领域[2]。双相不锈钢的性能简介如下：
(1)力学性能
①双相不锈钢的综合力学性能优秀，尤其是屈服强度相较于奥氏体不锈钢有明显的提高。在制造压力容器时，使用双相不锈钢制造的容器壁厚可以比使用普通奥氏体不锈钢的降低一倍左右[3]。
②使用双相不锈钢制造的管和板在受力变形的前期，与奥氏体不锈钢相比，其进行冷加工时的影响更明显[4]。
③含铬量较低的双相不锈钢在进行热加工时，其工作的温度区间比奥氏体不锈钢更大，且难度更低。因此可直接进行轧制开坯生产钢板且不经过锻造。
(2)物理性能
①双相不锈钢的焊接性能优秀，在焊前既不用提前进行加热，在焊后也无需热处理。
②相对于奥氏体不锈钢而言，在动载及静载前提下，都拥有更高的能量接收能力。这使双相不锈钢在发生如冲撞或爆炸等突发情况的时候都拥有更明显的优点[5]。
③双相不锈钢的线膨胀系数低，且与碳钢相近，这意味着与碳钢做相连的时候会很方便，在例如生产复合板或衬里等方面具有重要的工程意义[6]。
④高铬铁素体不锈钢的脆性倾向在双相不锈钢仍然存在，因此其工作条件不宜高于3000℃。
(3)耐蚀性能
①因为双相不锈钢的两相组织及高合金化，使其拥有优秀的耐腐蚀性能，例如点蚀。同时，它在有载荷的介质中表现的性能都比奥氏体不锈钢更加优秀，常被用做建造泵、阀[7]。
②一般使用奥氏体不锈钢进行制造的热交换器及蒸发器在含有少量氯化物及硫化氢的介质中工作时，其发生应力腐蚀破裂可能性大，对于这种情况，双相不锈钢具有良好的耐腐蚀能力。其中特别是含钼的双相不锈钢，在低应力的前提下表现出了优秀的耐氯化物应力腐蚀性能[8]。
1.1.2双相不锈钢的发展及牌号
自上个世纪60年代以来，不锈钢应用领域的在不断的扩大，双相不锈钢材料的研制已经成为全国瞩目的焦点。双相不锈钢焊接后的一些缺点引起的优化方案的不断发展,进一步让双相不锈钢更多的收到重视;目前双相不锈钢已经成为和铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢并排的一类不锈钢[9]。
不锈钢在1912年被英国的亨利布雷尔所发明，自此之后不锈钢得到了迅速的发展。在1927年，双相组织被Bain和Griffiths第一次发现。在上个世纪30年代之后，人们对双相不锈钢的发展与应用在不断的深入。双相不锈钢研究到如今，其主要经历了三个阶段[10]。
Key words: 2205 duplex stainless steel; electrochemical corrosion; passivation film semiconductor properties 目 录
第一章 绪论 1
1.1 双相不锈钢概述 1
1.1.1双相不锈钢的性能特点 1
1.1.2双相不锈钢的发展及牌号 2
1.2双相不锈钢的焊接 3
1.2.1 2205双相不锈钢的焊接特点 3
1.2.2 2205双相不锈钢焊接工艺性能 4
1.3 双相不锈钢钝化膜研究进展 5
1.3.1 钝化机理 5
1.3.2 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
钝化膜成分结构和半导体特性 6
1.3.3 点缺陷模型（PDM） 7
1.4课题的选题意义、目的及主要研究内容 7
1.4.1选题的意义及主要目的 7
1.4.2选题的主要研究内容 8
第二章 试验与测试 9
2.1 实验材料和实验设备 9
2.1.1 实验材料 9
2.1.2 实验设备 9
2.2 金相观察与相比例计算 9
2.3 电化学测试 10
2.3.1 电化学阻抗和动电位扫描测试 10
2.3.2 焊接接头耐晶间腐蚀测试 10
2.3.3 钝化膜性能测试 10
第三章 结果与讨论 11
3.1双相不锈钢焊接接头的组织差异分析 11
3.2 双相不锈钢焊接接头的组织比例分析 12
3.3 焊接接头晶间腐蚀性能分析 13
3.4 双环电化学动电位再活化分析 14
3.5 焊接接头整体钝化膜性能评价 15
3.5.1 接头整体极化速度曲线分析 15
3.5.2 接头整体阻抗图谱分析 17
3.5.3 接头整体MottSchottky曲线分析 18
3.5.4 焊接接头组织差异对钝化膜性能的影响 20
3.5.5 不同温度对钝化膜性能的影响 22
结 论 26
致 谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1 双相不锈钢概述
1.1.1双相不锈钢的性能特点
双相不锈钢主要是由奥氏体相和铁素体相共同构成，并且含量基本各占50%，且奥氏体相在其中的含量占比不会低于30%。因此其同时具有了奥氏体不锈钢优秀的韧性及塑性以及铁素体不锈钢的良好的耐腐蚀性[1]。双相不锈钢表现出来的特性，使其吸引了众多科研工作者及在工业应用上的关注，目前由于双相不锈钢的种种优点，现在其已经被广泛的应用在海水相关工业设备、石油化工设备、造纸机械设备等工业领域[2]。双相不锈钢的性能简介如下：
(1)力学性能
①双相不锈钢的综合力学性能优秀，尤其是屈服强度相较于奥氏体不锈钢有明显的提高。在制造压力容器时，使用双相不锈钢制造的容器壁厚可以比使用普通奥氏体不锈钢的降低一倍左右[3]。
②使用双相不锈钢制造的管和板在受力变形的前期，与奥氏体不锈钢相比，其进行冷加工时的影响更明显[4]。
③含铬量较低的双相不锈钢在进行热加工时，其工作的温度区间比奥氏体不锈钢更大，且难度更低。因此可直接进行轧制开坯生产钢板且不经过锻造。
(2)物理性能
①双相不锈钢的焊接性能优秀，在焊前既不用提前进行加热，在焊后也无需热处理。
②相对于奥氏体不锈钢而言，在动载及静载前提下，都拥有更高的能量接收能力。这使双相不锈钢在发生如冲撞或爆炸等突发情况的时候都拥有更明显的优点[5]。
③双相不锈钢的线膨胀系数低，且与碳钢相近，这意味着与碳钢做相连的时候会很方便，在例如生产复合板或衬里等方面具有重要的工程意义[6]。
④高铬铁素体不锈钢的脆性倾向在双相不锈钢仍然存在，因此其工作条件不宜高于3000℃。
(3)耐蚀性能
①因为双相不锈钢的两相组织及高合金化，使其拥有优秀的耐腐蚀性能，例如点蚀。同时，它在有载荷的介质中表现的性能都比奥氏体不锈钢更加优秀，常被用做建造泵、阀[7]。
②一般使用奥氏体不锈钢进行制造的热交换器及蒸发器在含有少量氯化物及硫化氢的介质中工作时，其发生应力腐蚀破裂可能性大，对于这种情况，双相不锈钢具有良好的耐腐蚀能力。其中特别是含钼的双相不锈钢，在低应力的前提下表现出了优秀的耐氯化物应力腐蚀性能[8]。
1.1.2双相不锈钢的发展及牌号
自上个世纪60年代以来，不锈钢应用领域的在不断的扩大，双相不锈钢材料的研制已经成为全国瞩目的焦点。双相不锈钢焊接后的一些缺点引起的优化方案的不断发展,进一步让双相不锈钢更多的收到重视;目前双相不锈钢已经成为和铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢并排的一类不锈钢[9]。
不锈钢在1912年被英国的亨利布雷尔所发明，自此之后不锈钢得到了迅速的发展。在1927年，双相组织被Bain和Griffiths第一次发现。在上个世纪30年代之后，人们对双相不锈钢的发展与应用在不断的深入。双相不锈钢研究到如今，其主要经历了三个阶段[10]。
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