Page 34 - 理化检验-物理分册2024年第四期
P. 34

陈仙凤, 等: 奥氏体不锈钢材料劣化快速评价技术


            晶间腐蚀     [ 1-2 ] 。金相检验是评定奥氏体晶粒度的常                  现场便捷、 快速应用的要求。笔者对比研究了不同
            用方法, 晶间敏化的检测主要是采用对模拟试样进                            热处理状态下奥氏体不锈钢的里氏硬度、 超声信号
            行加速腐蚀试验后的金相检验方法                  [ 3 ] , 或采用与正     特征和显微组织之间的关系, 建立了基于 D-S证据
            常材料的腐蚀电流密度及自腐蚀电位差异来表                               理论的奥氏体不锈钢热劣化评价模型, 为该类材料
            征  [ 4 ] 。在实际工作中, 人们关注更多的是奥氏体不                     的现场材料监督和评价提供了新的思路。
            锈钢材料的监督检验材料是否错用, 化学成分是否
            符合标准要求等, 而对于材料热处理是否合格、 热作                         1 试验材料与方法
            业过程中是否存在材质劣化等关注较少。                                1.1 试验材料及其化学成分

                 超声检测和硬度测试是材料检测和性能表征的                              试样的材料为304奥氏体不锈钢, 试样尺寸为



            两种基本方法, 具有快速、 方便等优点, 被广泛应用                        70mm×70mm×20mm ( 长度×宽度×高度), 该


            于一线生产领域的材料内部缺陷检测和表面力学性                             材料在20℃时密度为7.93 gcm , 常温下的纵波声
                                                                                        /
                                                                                            3



            能测试, 而且随着研究的深入, 其应用领域也在不断                          速为 5700~5800m / s    [ 16 ] ( 纵波声速与材料的密
            扩大, 如利用线性超声对不锈钢晶粒尺寸                  [ 5 ] 、 敏化程   度、 弹性模量、 泊松比等有关)。用原子发射光谱仪
            度  [ 6-7 ] 、 疲劳和棘轮损伤进行评价等       [ 8 ] , 利用非线性      对试样进行化学成分分析, 结果如表1所示。由表

            声学效应对304不锈钢晶粒尺寸进行检测和腐蚀敏                           1可知: 试样的化学成分符合 GB / T20878 — 2007

            感性进行评价       [ 9-10 ] 、 Su p er304H 中的早期晶间腐蚀       《 不锈钢和耐热钢 牌号及化学成分》 的要求。对 A

            检测   [ 11 ] 、 304和304L不锈钢的敏化评价      [ 12 ] , 利用显   组试样进行固溶处理( 1050℃保温30min , 然后空


            微硬度指标表征不同热处理工艺下不锈钢的晶粒                              冷至室温), 对 B 组试样进行敏化处理( 1050 ℃ 保




            度、 相变程度、 元素分布等诱导的综合效应等                   [ 13-15 ] 。  温30min , 降温至450℃并保温2h , 然后空冷至室

            然而, 上述研究对超声和硬度等方法的测试条件、 使                          温), C 组试样为未进行任何处理的铸态 304 不锈
            用环境有较高要求, 鲁棒性较差, 难以满足生产使用                          钢, 3组试样宏观形貌如图1所示。
                                              表1 304奥氏体不锈钢化学成分分析结果                                         %
                                                               质量分数
                项目
                          C      Si     Mn     P      S      Ni     Cr     Mo      Co     Cu     V      N





               实测值      0.0359  0.424  1.12  0.0311 0.0074  8.21   18.25  0.0478  0.216  0.0631 0.0787 0.0924


                                                            8.00~  18.00~
               标准值      0.030   1.00   2.00   0.045  0.030                  —      —      —      —      —
                                                            12.00  20.00




                                                    图1 3组试样宏观形貌
            1.2 硬度测试方法                                         均值和标准差。
                 硬度测试仪器为高精度便携式里氏硬度计( 型                        1.3 超声检测方法



            号为 PROCEQEQUOTIP550Leeb ), 该硬度计可                       采用超声波检测仪和中心频率为5MHz 、 直径


            以快 速 测 试 金 属 材 料 的 表 面 硬 度, 依 据 GB / T             为5mm 的单晶直探头对试样进行超声检测, 超声

            17394.1 — 2014 《 金属材料 里氏硬度试验 第 1 部                 信号 激 发 脉 冲 宽 度 为 50ns , 信 号 采 样 频 率 为



            分: 试验方法》 分别对 A 、 B 和 C 这3组试样进行不                   100MHz ; 对试样表面进行机械打磨, 得到平整的金

            少于6次的硬度测试, 计算各组试样硬度的算术平                            属光泽面, 采用水作为耦合剂, 探头上放置金属块,
             1 8
   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39