含氮馬氏體不銹鋼的腐蝕行為研究進展 

安浩然，王睿，康燕，于志強，趙宇宏，閆志杰

(中北大學材料科學與工程學院， 特殊環境先進金屬材料山西省重點實驗室， 山西 太原 030051)

摘　要：含氮馬氏體不銹鋼(nitrogen-alloyed martensitic stainless steel, NAMSS)因其高韌性、高硬度、優良的抗疲勞性能和良好的耐腐蝕性而被廣泛應用。耐腐蝕性能對NAMSS的使用壽命起著至關重要的作用，因此，研究NAMSS的腐蝕行為具有重要的學術意義和工程應用價值。結合國內外的研究工作，對NAMSS的腐蝕行為的研究工作進行了綜述和分析。與傳統馬氏體不銹鋼相比，NAMSS中析出相減少，提高了NAMSS的耐蝕性。NAMSS中夾雜物殘留導致腐蝕成核位置增加，加速了腐蝕速率。N的存在促進了NAMSS中殘余奧氏體/逆變奧氏體的形成，有利于耐蝕性能的改善。但是，過多的N含量反而不利于鋼的耐腐蝕性能。最后，對未來NAMSS腐蝕行為的研究工作做了展望。

關鍵詞：含氮馬氏體；不銹鋼；腐蝕行為；逆變奧氏體；析出相

引用格式：

安浩然,王睿,康燕,于志強,趙宇宏,閆志杰. 含氮馬氏體不銹鋼的腐蝕行為研究進展[J]. 鋼鐵研究學報,2023,35(06):635-650.

DOI:10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20220284

重要圖表：

結語與展望：

    隨著馬氏體不銹鋼設計壽命要求越來越高以及服役環境的復雜性，改善其耐腐蝕能越來越重要。用N部分替代C可以顯著改善馬氏體不銹鋼的耐腐蝕性能，本文就國內外含氮馬氏體不銹鋼的腐蝕行為的研究工作做了綜述和分析，總結如下：

  （1）用N替代C后，隨著馬氏體不銹鋼鋼中N含量的逐步增加，鋼中總析出相的數量先減少后增加，貧鉻區的面積也會先縮小后擴大，相應的，馬氏體不銹鋼的耐IGC抗性，抗點蝕和應力腐蝕的性能都會呈現出先增強后弱化的趨勢。

  （2）N的存在有利于逆變奧氏體形核，形核過程中會消耗C元素，一定程度上減少了馬氏體鋼中析出相的數量，微弱地增強了鋼的抗腐蝕性。

  （3）含氮馬氏體不銹鋼中的夾雜物會促進腐蝕行為的發生。氧化物夾雜物會比MnS型夾雜物有更好的再鈍化能力，可以抑制點蝕的擴展。

    綜上所述，含氮馬氏體不銹鋼中析出相對腐蝕的影響要遠遠大于其他因素，所以在改善含氮馬氏體不銹鋼耐腐蝕性能時要重點考慮析出相的種類、大小、形貌、數量和分布。一般常用少量N替代鋼中的C來達到改善馬氏體不銹鋼耐腐蝕性能的目的。目前，對含氮馬氏體不銹鋼的腐蝕行為研究有限，為了揭示含氮馬氏體不銹鋼的腐蝕機制，在未來的研究工作中，需要進一步開展如下研究：

  （1）進一步系統地研究含氮馬氏體不銹鋼的應力腐蝕，通過制定較為全面的腐蝕實驗，建立預測腐蝕疲勞裂紋擴展的模型。

  （2）關于N可以顯著改進不銹鋼的腐蝕性能的相關機制仍有爭議，例如N促進NH3/NH4+的形成可以提高局部溶液pH，促進鈍化膜中Mo與Cr的富集是改善不銹鋼點蝕廣為接受的理論，本質是N的溶解影響了其他元素溶解和沉淀的過程，但局部pH的改善如何影響其他元素的溶解和沉淀及影響程度仍缺乏相關理論支持。

  （3）含氮馬氏體不銹鋼在服役環境失效機制方面的研究薄弱，缺乏實際服役環境下相關數據的積累。因此，需要建立模擬研究含氮馬氏體不銹鋼在服役環境腐蝕失效方法，闡明失效機制，同時加強相關數據的積累，為進一步優化合金成分設計提供理論依據。