硫離子作為環(huán)境中的一種有害離子會(huì)直接導(dǎo)致不銹鋼耐蝕性能的下降，浙江至德鋼業(yè)有限公司通過(guò)對(duì)2507不銹鋼在不同硫離子含量溶液中滿應(yīng)變速率拉伸實(shí)驗(yàn)來(lái)探討硫離子對(duì)雙相不銹鋼應(yīng)力腐蝕敏感性的影響。


  經(jīng)過(guò)1050℃固溶處理的2507雙相不銹鋼試樣室溫于在含有不同濃度硫離子的3.5%NaCl溶液介質(zhì)中SSRT結(jié)果如圖4.22和表4.9所示。從整體可以看出試樣于惰性介質(zhì)空氣中的抗拉強(qiáng)度值最高，為902.756MPa,而在含有不同濃度硫離子溶液中的抗拉強(qiáng)度都小于空氣中的；拉伸試樣于純的3.5%NaCl溶液中的抗拉強(qiáng)度值是882.667MPa,而隨著硫離子的引入抗拉強(qiáng)度呈減小的變化趨勢(shì)，且隨著硫離子濃度的升高抗拉強(qiáng)度下降的趨勢(shì)越明顯，當(dāng)硫離子濃度為0.5mol/L時(shí)抗拉強(qiáng)度減小為851.531MPa,相比于空氣中的抗拉強(qiáng)度減小了51.225MPa、從應(yīng)變量（試樣標(biāo)距部分的拉伸量）的角度看，空氣中試樣的應(yīng)變量最大為11.2813mm,在不含硫離子的3.5%NaCl溶液中次之，為11.1307mm; 而隨著硫離子濃度升高斷裂應(yīng)變逐漸減小，硫離子濃度為0.5mol/L時(shí)斷應(yīng)變減小為10.5495mm,相比于空氣中的減小了0.7318mm.從斷裂時(shí)間的角度看也是隨著硫離子濃度的升高，固溶態(tài)為1050℃的2507雙相不銹鋼斷裂時(shí)間（b)呈下降的變化趨勢(shì)，以上現(xiàn)象都意味著硫離子加強(qiáng)了2507雙相不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性。


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  本節(jié)采用σ、δ、t指標(biāo)評(píng)價(jià)2507雙相不銹鋼于室溫下在各介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕敏感性。σ、δ、t值較大，表明DSS2507的SCC敏感性更強(qiáng)，抗SCC性能更低。具體公式見式（4.6)~式（4.8).σ、δ、t的具體值如表4.10所列。


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 從表4.10中可以看出固溶態(tài)為1050℃的2507雙相不銹鋼的應(yīng)力腐蝕敏感性因子σ、δ、t值在不含硫離子介質(zhì)中最低，分別為0.02225、0.0133及0.00255,而當(dāng)向3.5%NaCl溶液中加入硫離子后σ、δ、t值都隨著硫離子濃度的升高呈增大的變化趨勢(shì)，隨著硫離子濃度升高到0.5M時(shí)σ、δ、t值分別升高到0.05674、0.0649及0.06591,相比于試樣在3.5%NaCl溶液中的σ、δ、t分別升高了0.03449、0.0516及0.06336.以上現(xiàn)象說(shuō)明硫離子增強(qiáng)了DSS2507的應(yīng)力腐蝕破裂敏感性，減弱了鋼抗應(yīng)力腐蝕破裂的能力。這主要是由于2507雙相不銹鋼在硫離子的作用下，其表面的鈍化膜遭受破壞進(jìn)而提高了腐蝕敏感性。在不含硫離子的條件下，雙相不銹鋼在鈍化過(guò)程中Cr-通過(guò)離子鍵與O2-或OH-相結(jié)合，生成一層致密且成分主要是Cr的氧化物或氫氧化物（Cr2O3或Cr(OH)3)的氧化膜，該氧化膜可以增強(qiáng)鋼的耐應(yīng)力腐蝕開裂能力。但是在硫存在的情況下，由于硫元素與氧元素在元素周期表中屬于同一主族，進(jìn)而該兩種元素具有相似的原子結(jié)構(gòu)，所以硫離子（S2-)與氧離子（O2-)也具有相似的離子結(jié)構(gòu)，硫離子（S2-)加入腐蝕介質(zhì)中后會(huì)取代部分O2-或OH-的位置與Cr-相結(jié)合，進(jìn)而導(dǎo)致2507雙相不銹鋼原來(lái)氧化膜的完整性跟致密度遭受破壞，增強(qiáng)了2507雙相不銹鋼的腐蝕敏感性，降低了2507雙相不銹鋼的耐應(yīng)力腐蝕開裂能力。雙相不銹鋼的應(yīng)力腐蝕類型為陽(yáng)極溶解型，跟材料的電化學(xué)腐蝕行為有著較為密切的聯(lián)系。當(dāng)鋼表面的氧化膜被破壞裸露出新鮮表面，該表面與其他的覆蓋有氧化膜的表面形成大陰極小陽(yáng)極的腐蝕電池（裸露出的新鮮表面為陽(yáng)極，鋼表面覆蓋有氧化膜的表面為陰極），金屬發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)，金屬原子溶解成為離子，形成裂紋。該裂紋朝著縱深處方向發(fā)展同時(shí)又由于應(yīng)力集中在裂紋尖端處，導(dǎo)致裂紋尖端附近區(qū)域產(chǎn)生塑性形變，陽(yáng)極電位下降提高了陽(yáng)極溶解速度，最終導(dǎo)致裂紋的擴(kuò)展。從第3章研究的硫離子對(duì)DSS2507電化學(xué)腐蝕行為影響的結(jié)果可知，硫離子降低了2507雙相不銹鋼的抗電化學(xué)腐蝕性能，且隨著硫離子濃度的升高作用越強(qiáng)，這與SSRT所得結(jié)論是一致的?？傊螂x子提高了2507雙相鋼的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，降低了其抗應(yīng)力腐蝕開裂的性能。


  2507 雙相不銹鋼試樣在含有不同濃度硫離子的3.5%NaCl溶液介質(zhì)中的拉伸斷口顯微形貌如圖4.23所示。從圖4.23可以明顯看出于含有不同濃度硫離子的3.5%NaCl溶液介質(zhì)中2507雙相不銹鋼的拉伸斷口SEM形貌都具有明顯的韌窩，都顯示為韌窩斷裂特征。


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  2507雙相不銹鋼于純的3.5%NaCl溶液介質(zhì)中的拉伸斷口韌窩數(shù)量最多尺寸小分布較密集其韌性斷裂特征更為明顯。圖4.23中的（b)(c)及（d)顯示隨著硫離子濃度的升高韌窩數(shù)量明顯減少、密集度降低且深度變淺，拉伸斷口變得更齊平其韌窩斷裂的特征減弱，其中圖4.23(d)即DSS2507在含有0.5mol/L硫離子介質(zhì)中的拉伸斷口形貌，雖然擁有韌窩斷裂特征，但是有明顯準(zhǔn)解理斷裂面的出現(xiàn)，有脆性破裂的傾向。以上現(xiàn)象表明S2-使DSS2507的SCC敏感性增強(qiáng)，且S2-濃度越高作用越強(qiáng)。


  綜上所述，硫離子濃度的升高使2507雙相不銹鋼在腐蝕介質(zhì)中的抗拉強(qiáng)度及斷裂應(yīng)變都表現(xiàn)為減小的趨勢(shì)；應(yīng)力腐蝕開裂敏感系數(shù)σ、δ及t則表現(xiàn)成逐漸升高的趨勢(shì)。表明硫離子提高了2507雙相不銹鋼的應(yīng)力腐蝕開裂敏感性能、減弱了材料的耐應(yīng)力腐蝕開裂能力。主要由于硫離子破壞了2507雙相不銹鋼表面原來(lái)鈍化膜的完整性及致密度，提高了材料的腐蝕敏感性，進(jìn)而降低了雙相不銹鋼的抗應(yīng)力腐蝕破裂性能。