UNSN合金属于Ni—Fe-Cr-Mo-Cu系固溶强化型耐蚀合金，该合金中含有较高的Ni、Cr元素，同时添加了一定量的Mo、Cu元素和稳定化Ti元素，因此具有良好的抗点蚀、晶间腐蚀、缝隙腐蚀和抗应力腐蚀开裂能力，通常被应用于石油化工、湿法冶金、化学能源等多种工业环境，用于处理热硫酸、含氯化物溶液、亚硫酸等的热交换器、管道等。在高硫原油加工行业，被广泛用于加氢裂化等存在严重硫化物和氯化物的腐蚀设备中。
耐蚀合金的合金化程度高，其析出相组成以及组织演化过程比较复杂，尤其是在生产过程中，如果热加工或热处理工艺不合理，往往造成异常析出相的产生，从而影响合金的使用性能，尤其是耐晶间腐蚀性能。近年来，合金耐腐蚀性能的研究主要集中在以下几个方面。杨俊峰等。研究了合金的组织演变规律，随热处理温度的变化，M23C6。和TiC析出相数量及分布位置的析出规律。徐学利等’通过对不同焊接工艺的焊接接头晶间腐蚀的敏感性的研究，观察了焊接接头的组织变化、碳化物的分布，表明PAW焊接接头晶粒比TIG焊的粗大，两种工艺的焊接接头均具有较低的晶间腐蚀敏感性。李杰等研究了合金在高温高压H2S／CO2：腐蚀介质中的应力腐蚀性能，表明其耐SSCC性能优良，腐蚀层很薄，主要有氧化物和硫化物组成。合金发生晶间腐蚀的主要原因是M23C6。在晶界上析出，导致晶界形成贫铬区，优先发生腐蚀。另有研究表明，晶界上的TiC沉淀也会导致合金在氧化性酸中发生晶间腐蚀。但是，目前合金组织演变(包括晶界析出相在晶界的数量及分布、析出相的回溶行为)对晶间腐蚀性能的影响却鲜有研究。
本文采用硝酸浸泡法、电化学双环动电位再活化法(DL-EPR)法研究了析出相的数量及分布对合金晶间腐蚀敏感性的影响，并探讨了固溶温度对析出相的回溶及晶间腐蚀性能的影响，对材料的组织及性能控制、生产及使用都具有指导意义。
1实验材料及方法
实验所用的是镍基合金UNSN板材，选取同批次材料中的4种典型组织，其主要化学成分(质量分数，％)见表1。由表1可见，4组试样的主要合金元素，包括Ni、Cr、Mo、Cu、Ti、Fe和C的合金含量非常接近。对于所有试样均经打磨、抛光后，用盐酸+酒精+少量双氧水的腐蚀液将组织腐刻出来，然后采用光学显微镜对晶界上的析出相数量和分布进行观察；同时采用EDS分析方法对析出相进行物相分析。
硝酸浸泡法是根据标准ASTMAC法进行，试样尺寸为30mm×20mm×3mm，水砂纸打磨到号，丙酮超声去油后，用酒精清洗，冷风吹干、称重。试验溶液为65％的硝酸溶液，溶液沸腾后放入试样，每进行24h后取出冲洗吹干并称重，计算腐蚀速率，连续进行5个周期。
电化学腐蚀试验的试样尺寸为10mm×10mm×3mm方形片状，样品背面焊接铜线，采用环氧树脂将金属电极封装，然后逐级打磨到号，清洗后进行电化学试验。电化学晶间腐蚀测试实验的溶液为2MH2S04+0.54MHCl+0.5MNaCl。DL—EPR测试之前，试样在一mV阴极电位下极化3min，以除去试样表面氧化膜。然后从自腐蚀电位开始，以1．mV／s的速度正向扫描至mV，接着以同样的速度反向扫描至腐蚀电位。正向扫描测得的最大活化电流，。和反向扫描得到的最大再活化电流=Ir，再活化率定义为R0=Ir／Ia×％，Ra。数值越高，表明材料的晶间腐蚀倾向越大。
2实验结果及分析
2.1UNSN合金组织形态分级
UNSN合金的组织形态可按照析出相的数量及分布情况分为4类。按析出相从少到多分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类，第Ⅳ类为析出相偏析。图1为UNSN合金显微组织分级图，从图1中可见，对于第Ⅰ类组织，析出相非常少，晶界上基本观察不到碳化物析出相。第Ⅱ类组织的晶界上有断续分布的少量析出相，这些析出相呈点状均匀地分布在晶界上。另外，固溶态组织中也能看到晶界上存在未完全固溶的析出相，这是由于固溶过程温度过低或者时间不够导致的。第Ⅲ类的晶界上碳化物析出相数量都较多。在0倍光学显微镜下观察，粒状的碳化物连成线状。第Ⅳ类组织中碳化物析出相呈现条带状分布，析出相聚集在局部析出，表现出化学成分出现偏析。
组织中的析出相进行EDS物相分析，如图2所示。相对于基体处点2的成分，点1处富Cr和Mo元素，C元素也明显升高，Fe和Ni元素明显降低，说明析出相主要是Cr和Mo的碳化物。有研究称，UNSN合金中的主要平衡相有奥氏体叮相、Ti(Nc)化合物、Q相、M23C6。碳化物析出相。此外，当熔融态金属温度下降到℃时，从基体中开始析出M23C6。碳化物，温度降低到约℃时，从奥氏体中开始析出Q相。另外可以看出UNSN合金碳化物主要是在晶界析出，在第Ⅲ类和第Ⅳ类组织中，即使析出相呈现线状分布，晶内也没有形成析出相。
2.2UNSN合金组织对晶间腐蚀性能的影响
采用硝酸法测试了.2UNSN合金的组织形貌对晶间腐蚀性能的影响，各周期的腐蚀速率如表2所示。由表2见，从I类到IV类，随着.2UNSN合金组织晶界上析出相的增多，其晶间腐蚀速率呈现变大的趋势，这种变大的趋势在第四和第五周期更加明显。第I类与第II类的平均腐蚀数值比较接近，分别为0.19和0.20mm／a，第1类组织的腐蚀速率在5个测试周期中保持平稳，与之相比第II类组织最后两个周期的腐蚀速率偏高，且呈现上升趋势，第三周期的腐蚀速率为0.17mm／a，第四周期上升至0.23mm／a，第五周期上升至0.30mm／a。当析出相在晶界上呈线性析出后，腐蚀速率明显增大，体现在第1II类组织的腐蚀速率直线上升，其中平均腐蚀速率为0．30mm／a，第四和第五周期更是上升至0.34和0.54mm／a。另外，第1V类组织的析出相在晶界上偏析直接导致腐蚀速率大幅增大，从第四周期开始试样腐蚀严重，腐蚀速率达到0.54mm／a，第五周期为0.89mm／a，平均腐蚀速率为0.42mm／a。这说明在晶界上的析出相对晶间腐蚀性能有很大影响，尤其是在晶界偏聚析出时影响更大。
根据ASTMAC法进行的硝酸法晶间腐蚀试验周期长，溶液需求量非常大，因此采用了快速的电化学双环动电位再活化法(DL-EPR)对N合金的不同组织对腐蚀性能影响进行了研究，并与传统的硝酸浸泡法失重速率进行了对比。图3为不同组织形态的N合金的DL．EPR测试曲线，以及由此计算出的R。值，图4为DL—EPR试验后N合金的表面宏观形貌。由图3和图4(a)所示，晶界上没有观察到析出相的第I类试样，其腐蚀速率低，对应的R。值仅为0.02％；试验后包括晶界在内的试样表面基本没有腐蚀，晶界不清晰。晶界上有粒状、非连续的析出相分布的第II类试样，腐蚀速率略有升高，R。值也升高到0.81％；试验后试样表面晶界明显，显示出孪晶组织，并且极少数位置的点状析出相被腐蚀掉，形成腐蚀凹坑。有连续析出相分布的第III类试样，腐蚀速率升高至0.30mm／a，R。值高达4.84％，可判断发生了晶间腐蚀；试验后试样表面的晶界被腐蚀，被优先腐蚀并脱落的析出相在原先的位置留下点蚀坑，连续成线状。第IV类试样的组织发生了偏析，析出相沿条带状分布，这类组织的失重率最大，尺。值也最大；试验后腐蚀情况最严重，晶界呈现既深又宽的沟槽状。
对比图3(b)中由电化学快速评价DL．EPR法得到的R0值与传统硝酸法得到的腐蚀速率，可见两者的变化呈现一致的规律性，并且两者都对组织的变化浔都非常敏感，这说明电化学快速评价方法是一种有效的测试晶间腐蚀敏感性的方法，可用于区分合金的耐晶间腐蚀能力。
2.3N合金固溶处理对腐蚀性能的影响
为了研究析出相回溶对腐蚀性能的影响，选择了析出相较多的第IV类组织的N合金，进行了不同温度的热处理，热处理后的组织形貌如图5所示。原始固溶态的晶界上存在未完全固溶的析出相，局部连成线状，晶内无析出相。敏化态的析出相的数量和分布与原始固溶态的相近，即敏化过程中基本上没有碳化物的进一步析出。在℃固溶30min后，晶界上仍然有少量的析出相，但是数量有明显减少，再进行℃一1h敏化处理后，析出相数量变化不大。温度升高到℃固溶30min后，晶界上的析出相已经完全回溶到基体中，相应伴随有晶粒长大。将℃．30min固溶后的试样再次进行℃一1h敏化处理，晶界上依然观察不到析出相。由此可见，uNsN合金敏化态中的析出相主要来源于固溶态原始晶界，M23C6。碳化物的完全溶解温度需要高于℃。
为了研究组织内析出相对晶间腐蚀性能的影响，对比了不同热处理状态固溶态与敏化态的腐蚀速率，如表3所示。原始固溶态试样存在偏析分布的碳化物析出相，其平均腐蚀速率为0.24mm／a，第三、四、五周期腐蚀速率呈明显上升趋势；在℃敏化1h的试样其腐蚀速率为0.42mm／a，腐蚀速率高于固溶态，由此可见，虽然通过显微组织分析敏化态中析出相的数量与固溶态相近，但是在晶间腐蚀检测中可清晰地区分敏化态比固溶态的腐蚀倾向性更大，耐蚀性降低。
将具有碳化物偏析的试样进行高温固溶加敏化的试样进行硝酸法和DL．EPR两种方法的晶间腐蚀试验，结果如表3和图6所示。经℃固溶30min的试样腐蚀速率有所回落，从0.42mm／a降低至0.37mm／a，同时R。值从6.06％降至4.60％。经℃固溶30min的试样腐蚀速率继续回落至0.18mm／a，低于原始固溶态；同时R。值减小为0.07％，与晶界无析出相的一类试样的R0值(0.02％)接近，表现出优异的耐晶间腐蚀性能。由此可见，碳化物在高温固溶过程中回溶到基体中，贫Cr区被修复，耐晶间腐蚀性能有所提高¨引。因此，在合金生产过程中，如果晶界上析出了M23C6。碳化物，应采取合适的高温固溶热处理过程(高于℃保温30min)，可以有效的促使碳化物回溶到基体中，能有效的改善合金的耐晶间腐蚀性能。
3结论
1)UNSN合金的析出相主要以M23C6型碳化物为主，晶界上存在碳化物是UNSN合金耐晶间腐蚀性能降低的主要因素；碳化物越多，腐蚀速率越快；另外碳化物偏析对耐蚀性能危害最大；
2)固溶处理能有效修复合金晶界贫Cr区，改善其耐晶间腐蚀性能，有效的固溶处理温度不低于℃，保温30min；
3)电化学快速评价DL—EPR方法与传统的硝酸浸泡法试验结果一致，且具有测试速度快，溶液需求量小等优点，是一种有效的评价方法。
联系电话：