00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢焊接接头腐蚀性能

李麒兰

含锡超纯铁素体不锈钢00Cr16Sn是一种中铬铁素体不锈钢，在间隙元素C、N元素含量极低的基础上（C+N≤0.015%），添加微量Sn元素，使得中低铬含量的铁素体不锈钢能够获得与中、高含铬量相当的不锈钢的耐腐蚀性能。Sn元素熔点比铅低（232℃），无毒、抗腐蚀性能优异，是一种环境友好型元素。

有研究表明，钢中的C、N元素含量降低到0.015%以下，钢的各种性能会有明显改善；并且双稳定化钛和铌的效果最好，在等轴晶比例相当的情况下可获得更细小的晶粒，使得冷轧态组织更加细小均匀，同时微合金化可以明显减小焊接HAZ区的大小。还有研究指出，Sn元素抑制点蚀的形核，并指出AISI314不锈钢中添加微量Sn元素，分别在25℃和50℃以及硫酸溶液浓度为30%的条件下进行电化学腐蚀试验，材料表面形成Sn4+，能够有效地增加材料的耐腐蚀性能，其机理与材料中同时添加Cu和Sn元素的一致。添加Nb和Ti元素进行双稳定化处理，提高凝固组织中等轴细晶组织的比例，细化晶粒。微合金元素的添加显著提高了含锡超纯铁素体不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能。
高成型性经济型含锡铁素体不锈钢，通过添加微量元素Sn提高材料的耐腐蚀性能，并且在焊接热循环作用下，焊接接头中的锡与Ti（C，N）和Nb（C、N）在晶界形成竞争偏聚，得到耐腐蚀性能与母材相当的焊缝组织。鉴于此类新型钢种，制定合理的含锡铁素体不锈钢的焊接工艺，研究其力学性能和耐腐蚀性能对未来的开发利用以及生产实践都具有十分重要的意义。
太原理工大学材料科学与工程学院的研究者通过脉冲焊接工艺，对00Cr16Sn不锈钢母材和焊接接头分别进行腐蚀性能试验，对影响00Cr16Sn铁素体不锈钢腐蚀性能因素进行了分析，结果表明：
（1）细小弥散的第二相Ti（C，N）和Nb（C、N）以及微量的Sn元素的添加使得微合金化的00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢脉冲TIG焊接接头达到优良的腐蚀性能，并且与母材的腐蚀性能相当。
（2）微合金化的00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢合金化设计分别达到固溶强化、第二相弥散析出强化和细晶强化三种主要强化机制。
    （3）微量Sn元素的添加提高了00Cr16Sn超纯铁素体不锈钢的腐蚀性能，这可能与形成了Sn4+的双电层有关，并且在焊接接头组织中的微量锡与Ti（C，N）和Nb（C、N）在晶界形成偏聚的竞争机制，从而得到耐腐蚀性能与母材相当的焊缝组织。