碳合金化助力低成本高耐蚀奥氏体不锈钢研发

在降低成本的同时保证良好性能的合金成分调整一直是奥氏体不锈钢研究的热点。在以N元素作为奥氏体稳定元素替代Ni的主流合金化策略之外，以另一种间隙元素C进一步替代Ni元素的策略正在被关注。尽管间隙碳在合金中具有诸多优势，由于碳化铬的问题，奥氏体不锈钢的发展遵循了降低合金中碳含量的途径。但是，如果我们考虑到建筑围护、装饰面板、支撑结构领域中无需焊接或焊接量少的特点，则有可能通过引入高C成分设计，并在不锈钢生产环节以良好的固溶工艺控制间隙C的赋存形态，避免碳化物析出带来的负面影响，发挥合金化C对力学性能与耐蚀性能的优势，并且以C、N共同取代奥氏体不锈钢中Ni元素，还能进一步降低合金成本。

基于上述背景，本文研究了一种宝武集团新开发的含 0.14 wt.%碳的 Fe-Cr-Mn-N 奥氏体不锈钢及含 0.02 wt.%碳的对照样品的耐点蚀性能。通过使用特殊的热轧双金属试样，我们重点研究了两种合金界面附近的点蚀行为，并证明固溶碳能显著提高耐点蚀性能。合金碳提高了钝化膜的稳定性，但更根本的原因是碳抑制了基体的主动溶解速率，从而抑制了点蚀生长的动力学过程。这些结果将突出说明在奥氏体不锈钢中使用碳合金化技术可为建筑行业提供更具成本效益、耐腐蚀性和高强度的材料。

上述成果以“Toward High Pitting Resistance and Low-Cost Austenitic Stainless Steel: the Role of Carbon Alloying”为题发表于《Corrosion》期刊上。上述研究得到了国家自然科学基金、上海市启明星项目、青年人才托举工程的资助。

文章链接：https://doi.org/10.5006/4395

Updated on Dec. 21, 2023.

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