低温气体氮化对双相不锈钢腐蚀性能的影响研究：微观结构演变与腐蚀行为机制

《Surface and Coatings Technology》：Effect of low temperature gas nitriding on corrosion properties of duplex stainless steel

本文系统研究了低温气体氮化（400-500°C）对双相不锈钢（DSS）微观结构和腐蚀行为的影响。研究发现，氮化温度（400/450/500°C）和氨气浓度（50%/100%）共同决定了氮化层厚度（2-23μm）和相组成（膨胀奥氏体S相/膨胀马氏体）。腐蚀性能总体下降，但腐蚀模式随参数变化：低参数导致铁素体相点蚀，高参数引发均匀腐蚀，而高温形成的氮化物沉淀会显著降低耐腐蚀性。研究强调了优化氮化参数对平衡表面硬化层厚度与耐腐蚀性能的重要性。

　　

亮点

样品

测试材料为符合欧洲标准的耐腐蚀铁素体-奥氏体钢X2 CrNiMoN 22-5-3 (1.4462)，其化学成分见表1。

样品为从板材上通过机械加工切割出的长方体，其长边平行于轧制方向。在这种样品中，双相钢的铁素体和奥氏体晶粒垂直于表面排列。这种排列方式便于研究氮化层在不同相晶粒上的形成和腐蚀行为差异。

光学显微镜

图2展示了所检测氮化层的横截面视图。显微照片主要突出了氮化层对侵蚀的不同敏感性。在400°C和450°C温度下氮化的层呈现亮色，并且表现出与基体相似的抗侵蚀能力。对于在450°C处理、且氮化气氛中氨含量较高的层，在近表面区域，特别是在铁素体晶粒的滑移线周围，观察到侵蚀敏感性增加。在500°C氮化的层在所有条件下都显示出最高的侵蚀敏感性，表明微观结构发生了显著变化。

总结

在氨气中进行气体氮化过程，制备出的层厚度从2μm（400°C，50% 氨气）增加到23μm（500°C，100% 氨气）。这些层展示了氮化双相钢的典型特征，例如由于较高的氮扩散性，在铁素体晶粒上形成的层更厚。研究证实，低温气体氮化在奥氏体晶粒上形成了膨胀奥氏体（S相），在铁素体晶粒上形成了膨胀马氏体，这与等离子体氮化中观察到的现象一致。