Hvordan forbedrer varmebehandlingsprocessen den intergranulære korrosionsbestandighed af 400 nikkellegerings problemfrie rør?

400 nikkellegeringer sømløse rør, såsom Monel-400, er nikkel-kobberbaserede legeringer, der indeholder ca. 63% til 70% nikkel, samt små mængder kobber, jern, mangan og andre elementer. Dette sammensætningsforhold giver legeringen fremragende korrosionsbestandighed, især i havvand og andre chloridmiljøer, hvilket effektivt kan forhindre krakning af stresskorrosion. Derudover har 400 nikkellegering også gode mekaniske egenskaber, behandlingsegenskaber og svejsegenskaber og er et ideelt materiale til fremstilling af nøglekomponenter såsom kemisk udstyr, ventiler, pumper, skibskomponenter og varmevekslere.

Intergranulær korrosion er et lokaliseret korrosionsfænomen, der forekommer langs korngrænserne, som normalt er relateret til faktorer, såsom kemisk sammensætningssegregering, nedbør i anden fase og stresskoncentration ved korngrænserne. I 400 nikkellegerings sømløse rør kan intergranulær korrosion være forårsaget af mikroskopiske defekter, resterende spændinger og ujævn kemisk sammensætning ved korngrænserne genereret under støbning, behandling eller varmebehandling af legeringen. Når intergranulær korrosion forekommer, vil den hurtigt reducere materialets mekaniske egenskaber og korrosionsmodstand og endda få materialet til at bryde og mislykkes.

Varmebehandlingsproces er nøglen til at justere mikrostrukturen af 400 nikkel legering sømløst rør og optimere dens ydeevne. Gennem rimelig varmebehandlingsproces kan mikrofejl genereret af legeringen under støbning eller behandling fjernes, den kemiske sammensætningsfordeling ved korngrænsen kan forbedres, og restspænding kan reduceres, hvilket forbedrer den intergranulære korrosionsmodstand af legeringen.

1. løsningsbehandling
Løsningsbehandling er et vigtigt led i varmebehandlingsprocessen på 400 nikkellegerings problemfrit rør. Ved at opvarme legeringen til en tilstrækkelig høj temperatur (normalt mellem 1000 ℃ og 1150 ℃, og nogle materialer nævner også 950-1050 ℃ eller 1150-1200 ℃), opløses legeringselementerne fuldstændigt i matrixen for at danne en ensartet fast opløsning. Derefter hurtigt afkøle (såsom vand, der slukker) for at opretholde den faste opløsningstilstand. Mekanismen til løsning af løsning inkluderer hovedsageligt:
Fjernelse af mikrofejl: Opløsningsbehandling kan eliminere mikrofejl genereret af legeringen under støbning eller forarbejdning, såsom porer, krympningshulrum, indeslutninger osv. Disse defekter er ofte udgangspunktet for intergranulær korrosion.
Forbedre den kemiske sammensætningsfordeling ved korngrænsen: Opløsningsbehandling kan fremme den ensartede fordeling af legeringselementer, reducere den kemiske sammensætningssegregering ved korngrænsen og således reducere risikoen for intergranulær korrosion.
Kornforfining: Hurtig afkøling efter opløsningsbehandling hjælper med at forfine kornene og forbedre legeringens styrke og sejhed. Den raffinerede kornstruktur betyder, at en stigning i antallet af korngrænser, men den kemiske sammensætningssegregering og stresskoncentration ved korngrænsen forbedres, så modstanden mod intergranulær korrosion forbedres.

2. aldringsbehandling
Selvom 400 nikkellegering er en ikke-aldershærdningslegering gennem passende aldringsbehandling, kan dens hårdhed og styrke forbedres i en vis grad, samtidig med at mikrostrukturen yderligere optimerer legeringen og forbedrer dens modstand mod intergranulær korrosion. Aldringsbehandling udføres normalt ved en lavere temperatur (såsom 400 ℃ til 500 ℃) og i længere tid (normalt 10 til 12 timer). Mekanismen for aldringsbehandling inkluderer hovedsageligt:
Forfældningsstyrkefase: Under den aldrende behandling vil de opløste atomer i legeringen blive omfordelt og udfældning af styrkelse af faser (såsom γ ′ fase og θ fase). Den ensartede fordeling af disse udfældede faser i matrixen kan effektivt hindre forskydningsbevægelse og derved forbedre legeringens styrke og korrosionsmodstand. På samme tid kan den udfældede fase også fylde hulrummet og defekterne ved korngrænserne og reducere forekomsten af ​​intergranulær korrosion.
Optimer korngrænsestrukturen: Aldringsbehandling kan fremme atomarrangement og diffusion ved korngrænserne, hvilket gør korngrænsestrukturen mere kompakt og stabil. Denne tætte korngrænsestruktur kan modstå erosion af ætsende medier og forbedre den intergranulære korrosionsmodstand af legeringen.

3. udglødningsbehandling
Udglødningsbehandling er også en almindelig metode i varmebehandlingsprocessen på 400 nikkellegeringsløse rør. Ved at opvarme legeringen til en bestemt temperatur (normalt mellem 700 ℃ og 900 ℃, og nogle materialer nævner 800 ℃ til 900 ℃), at holde den varm i en periode og derefter langsomt afkøling af det (såsom afkøling til stuetemperatur i en ovn), kan stresset inde i materialet fjernes, kan plasticiteten og sejheden i materialet forbedres, og mikrosstrukturen af ​​materialet kan optimeres. Forbedringen af ​​den intergranulære korrosionsmodstand af legeringen ved annealingbehandling afspejles hovedsageligt i følgende aspekter:

Fjern resterende stress: Udglødningsbehandling kan eliminere den resterende stress genereret af legeringen under behandling og reducere forekomsten af ​​stresskoncentration. Stresskoncentration er en af ​​de vigtige årsager til intergranulær korrosion, så eliminering af resterende stress hjælper med at forbedre den intergranulære korrosionsmodstand af legeringen.
Forbedre den kemiske sammensætningsfordeling ved korngrænsen: udglødningsbehandling kan fremme den ensartede fordeling af legeringselementer og reducere den kemiske sammensætningssegregering ved korngrænsen. Dette hjælper med at reducere risikoen for intergranulær korrosion.
Optimer korngrænsestrukturen: Udglødningsbehandling kan også fremme omarrangement og diffusion af atomer ved korngrænsen, hvilket gør korngrænsestrukturen mere tæt og stabil. Denne tætte korngrænsestruktur kan modstå erosion af ætsende medier og forbedre den intergranulære korrosionsmodstand af legeringen.

Valg og optimering af parametre for varmebehandlingsprocesser er afgørende for at forbedre den intergranulære korrosionsbestandighed af 400 nikkellegeringsløse rør. Disse parametre inkluderer opløsningstemperatur, opbevaringstid, aldringstemperatur og tid, udglødningstemperatur og tid osv.
Løsningstemperatur: Valget af opløsningstemperatur skal sikre, at legeringselementerne kan opløses fuldstændigt i matrixen for at danne en ensartet fast opløsning. For lav opløsningstemperatur kan føre til ufuldstændig opløsning af legeringselementer; For høj opløsningstemperatur kan føre til korn, der er grov eller flygtigt tab af legeringselementer.
Holdetid: Længden af ​​holdetid påvirker direkte den ensartede fordeling af legeringselementer og størrelsen på korn. Passende holdetid kan fremme den ensartede fordeling af legeringselementer og kornforfining; For lang opbevaringstid kan føre til korn, der er grov eller overdreven diffusion af legeringselementer.
Aldringstemperatur og tid: Valget af aldringstemperatur og tid påvirker direkte typen, størrelsen og fordelingen af ​​udfældede faser. Passende aldringsbehandling kan fremme dannelsen af ​​nedbørsstyrkefaser og forbedre deres distributionsuniformitet; For høj aldringstemperatur eller for lang aldringstid kan føre til grovhed af udfældede faser eller overdreven diffusion af legeringselementer.
Udglødningstemperatur og tid: Valget af udglødningstemperatur og tid skal sikre, at restspænding kan fjernes, og legeringens plasticitet og sejhed kan forbedres. For lav udglødningstemperatur eller en for kort udglødningstid kan muligvis ikke effektivt eliminere resterende stress; For høj udglødningstemperatur eller for lang en udglødningstid kan føre til korn, der er grov eller flygtigt tab af legeringselementer.