·1322 北京科技大学学报 第35卷 蚀破坏程度与温度并非呈对应关系.三个试验周期 均比290℃下腐蚀的试样表面颜色深，经720h腐 下，250℃和320℃条件下经腐蚀的试样表面颜色 蚀后在250℃和320℃下腐蚀的试样表面均呈现黑 色，部分试样出现开裂现象：而在290℃下腐蚀的 试样仍具有金属光泽，无一开裂.另外，从250°C 和320°C下分别腐蚀120h和360h后试样的宏观 形貌中发现，在腐蚀初期阶段，试样受拉应力较大 部位均出现了不同程度的锈斑，这说明在腐蚀过程 中，试样在承受拉应力较大的部位优先出现了腐蚀. 进一步将试验时间延长至720h后，试样的裂纹位 置也出现在承受拉应力最大的位置（即优先腐蚀的 位置).但是，在250°C和320C下，试样的宏观形 500μm 貌并没有明显的区别.另一方面，在U弯试样的内 侧，即承受压应力的一面，在三个温度条件下始终 图1Z3CN20-09M不锈钢的微观组织 未发现裂纹（图省略）.可以认为试样是在一定的拉 Fig.1 Microstructure of Z3CN20-09M stainless steel 应力作用下发生了应力腐蚀 NODAL SOLUTION NS四 ANYS NODAL SOLUTION STEP-1 STEP-1 XPANDED (AVG 207421.2626781029s416660411637平2.501 2670421.2625781029815166614f91631722504 (a) (b) 图2U弯试样上的应力分布状态模拟.(a)U型试样外侧：(b)U型试样内侧 Fig.2 Simulation of stress distribution in U-bend specimen:(a)Outside of the U-bend specimen;(b)Inside of the U-bend specimen 2.3温度对应力腐蚀开裂敏感性的影响 试验周期后试样表面裂纹数量.由表3中数据可 表2为试样在250、290和320℃下分别经不 以发现，前360h两种温度下试样表面应力腐蚀裂 同时间高温水腐蚀试验后的开裂情况.为了保证试 纹数量相同，但腐蚀720h后，320℃温度下试样 验结果的可靠性，每个条件下做八组平行试验.从 表面的裂纹数量明显增多，由此可见Z3CN20-09M 表2中得出的结果可以看出：三个温度条件下试样 不锈钢应力腐蚀开裂敏感性和温度并非呈单调对应 经120h腐蚀后均未出现开裂现象：经360h腐蚀 关系，250℃和320℃条件下材料的应力腐蚀开裂 后，在250℃和320℃条件下，仅少量试样出现了 敏感性较高，其中320℃条件下材料的应力腐蚀开 开裂现象，两种温度下开裂试样所占比例相同，同 裂敏感性最高，290℃条件下的应力腐蚀敏感性最 时裂纹很短小，要通过15倍的放大镜下观察才能 低，250℃条件下应力腐蚀敏感性介于两者之间. 发现，但在290℃下试样无一开裂：进一步延长试 2.4温度对氧化膜形貌的影响 验时间至720h,在250℃和320℃条件下，大部 图4为在不同温度下腐蚀不同时间后试样表面 分试样的表面均出现明显裂纹，两个温度条件下的 氧化膜截面的微观形貌.图5为相应试样的氧化膜 试样开裂数量相差不大，但在290℃条件下，试样 厚度.结合图4和图5可以看出，三个温度条件下 仍旧无一开裂.表3为250℃和320℃下经不同 经120h后，试样表面均生成非常致密的氧化膜，· 1322 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 蚀破坏程度与温度并非呈对应关系. 三个试验周期 下，250 ℃和 320 ℃条件下经腐蚀的试样表面颜色 图 1 Z3CN20-09M 不锈钢的微观组织 Fig.1 Microstructure of Z3CN20-09M stainless steel 均比 290 ℃下腐蚀的试样表面颜色深，经 720 h 腐 蚀后在 250 ℃和 320 ℃下腐蚀的试样表面均呈现黑 色，部分试样出现开裂现象；而在 290 ℃下腐蚀的 试样仍具有金属光泽，无一开裂. 另外，从 250◦C 和 320◦C 下分别腐蚀 120 h 和 360 h 后试样的宏观 形貌中发现，在腐蚀初期阶段，试样受拉应力较大 部位均出现了不同程度的锈斑，这说明在腐蚀过程 中，试样在承受拉应力较大的部位优先出现了腐蚀. 进一步将试验时间延长至 720 h 后，试样的裂纹位 置也出现在承受拉应力最大的位置 (即优先腐蚀的 位置). 但是，在 250◦C 和 320◦C 下，试样的宏观形 貌并没有明显的区别. 另一方面，在 U 弯试样的内 侧，即承受压应力的一面，在三个温度条件下始终 未发现裂纹 (图省略). 可以认为试样是在一定的拉 应力作用下发生了应力腐蚀. 图 2 U 弯试样上的应力分布状态模拟. (a) U 型试样外侧; (b) U 型试样内侧 Fig.2 Simulation of stress distribution in U-bend specimen: (a) Outside of the U-bend specimen; (b) Inside of the U-bend specimen 2.3 温度对应力腐蚀开裂敏感性的影响 表 2 为试样在 250、290 和 320 ℃下分别经不 同时间高温水腐蚀试验后的开裂情况. 为了保证试 验结果的可靠性，每个条件下做八组平行试验. 从 表 2 中得出的结果可以看出：三个温度条件下试样 经 120 h 腐蚀后均未出现开裂现象；经 360 h 腐蚀 后，在 250 ℃和 320 ℃条件下，仅少量试样出现了 开裂现象，两种温度下开裂试样所占比例相同，同 时裂纹很短小，要通过 15 倍的放大镜下观察才能 发现，但在 290 ℃下试样无一开裂；进一步延长试 验时间至 720 h，在 250 ℃和 320 ℃条件下，大部 分试样的表面均出现明显裂纹，两个温度条件下的 试样开裂数量相差不大，但在 290 ℃条件下，试样 仍旧无一开裂. 表 3 为 250 ℃和 320 ℃下经不同 试验周期后试样表面裂纹数量. 由表 3 中数据可 以发现，前 360 h 两种温度下试样表面应力腐蚀裂 纹数量相同，但腐蚀 720 h 后，320 ℃温度下试样 表面的裂纹数量明显增多，由此可见 Z3CN20-09M 不锈钢应力腐蚀开裂敏感性和温度并非呈单调对应 关系，250 ℃和 320 ℃条件下材料的应力腐蚀开裂 敏感性较高，其中 320 ℃条件下材料的应力腐蚀开 裂敏感性最高，290 ℃条件下的应力腐蚀敏感性最 低，250 ℃条件下应力腐蚀敏感性介于两者之间. 2.4 温度对氧化膜形貌的影响 图 4 为在不同温度下腐蚀不同时间后试样表面 氧化膜截面的微观形貌. 图 5 为相应试样的氧化膜 厚度. 结合图 4 和图 5 可以看出，三个温度条件下 经 120 h 后，试样表面均生成非常致密 的 氧 化 膜