。322 北京科技大学学报 第31卷 a) 图4两种钢SCC裂纹的形成机制示意图.(a)3C17Ni7Mo2SiN:(b)00Cr22Ni5Mo3N.1,2一纯化膜破坏；3一裂纹；4一钝化膜；5-金属 硫化物膜 Fig 4 Schemat ic diagrams for the SCC mechanism of (a)3Cr17Ni7Mo2SiN and (b)00Cr22Ni5M o3N:1 and 2-failure of passive films such as the fomation of pit tings;3-primary and secondary crack;4-passivating film;5-polymetalicsulphides film 24成分对SCC的影响 氢和铁离子（铬离子）在膜层中的传输，也就降低了 成分是决定钢的耐硫化氢SCC的重要因素. HS和HS一与膜下金属的反应，抑制了活性氢原子 成分不仅能影响钢的组织结构，还决定了金属表面 在金属表面的形成1，从而降低了氢脆对金属的损 钝化膜的厚度及稳定性.由表2可见，两种钢除了 害，降低了发生氢致开裂型SCC的倾向四 C、Mn,Cr、Ni和Mo含量差别较大外，其余成分接 在溶液1中，由于溶液的pH值较低，而且溶液 近.其中，Mn、Ni是强化元素，主要用于提高材料的 中H2S含量达到饱和，产生的H和C「会对钝化 强度，而C、Cr,Mo对抗SCC性能有较大影响. 膜产生快速溶解，从而破坏钝化膜的完整性，导致氢 3Crl7Ni7Mo2SiN碳含量较高，容易导致晶界敏化， 向金属中扩散，促进钝化膜的进一步溶解和$CC的 增加SCC敏感性119.而且从图1(a)所示的 发生17，使00Cr22Ni5Mo3N不锈钢在该条件下发 3Crl7Ni7Mo2SiN不锈钢的金相形貌可见，其晶界 生明显的SCC,而随着溶液pH值的升高或HS含 显相不均匀，蚀痕较宽，表现出一定的晶界敏化倾 量的降低，00Cr22Ni5Mo3N不锈钢的钝化膜稳定性 向.00Cr22Ni5Mo3N不锈钢中C含量较低，可以有 增加，其SCC敏感性大大降低.3CrI7Ni7Mo2SiN 效降低晶界敏化带来的不利影响. 由于含碳量高，含钝化元素较低，因此其钝化膜较容 此外，Cr、Mo元素是主要的表面致钝化元素， 易被破坏，所以在四种实验介质中其耐SCC的能力 能提高不锈钢的耐蚀性均.00Cr22Ni5Mo3N不锈 都较低. 钢中Cr和Mo的含量均高于3Crl7N7Mo2SiN,这 图5是3Crl7Ni7Mo2SiN和00Cr22Ni5Mo3N 导致了前者表面钝化膜的稳定性和致密性都高于后 不锈钢在较高H值的介质（溶液2）中的主裂纹断 者，因此在酸性溶液中0OC22N5Mo3N不锈钢表 口的SEM微观形貌.3Crl7N7Mo2SiN的断口为脆 面更能耐酸的溶解.钝化膜稳定存在能够有效抑制 性断口，00Cr22Ni5Mo3N不锈钢的断口具有一定的 15μm 15 um 图5溶液2中SSRT试样断口SEM微观形貌.(a)3Crl7Ni7Mo2SiN:(b)00Cr22N5M3N Fig.5 SEM fractographs of 3Cr17Ni7Mo2SiN (a)and 00C r22Ni5Mo3N (b)in Solution 2图 4 两种钢SCC 裂纹的形成机制示意图.(a)3C r17Ni7Mo2SiN ;(b)00Cr22Ni5Mo3N .1 , 2—钝化膜破坏;3—裂纹;4—钝化膜;5—金属 硫化物膜 Fig.4 Schematic diagram s for the SCC mechanism of (a)3Cr17Ni7Mo2SiN and(b)00Cr22Ni5M o3N :1 and 2—failure of passi ve films, such as the formation of pittings;3—primary and secondary crack;4—passivating film ;5—polymetalli c sulphides film 2.4 成分对 SCC的影响 成分是决定钢的耐硫化氢 SCC 的重要因素 . 成分不仅能影响钢的组织结构 , 还决定了金属表面 钝化膜的厚度及稳定性.由表 2 可见, 两种钢除了 C 、M n 、Cr 、Ni 和 M o 含量差别较大外, 其余成分接 近.其中 ,M n 、Ni 是强化元素 ,主要用于提高材料的 强度 , 而 C 、Cr 、Mo 对抗 SCC 性能有较大影响 . 3Cr17Ni7Mo2SiN 碳含量较高 ,容易导致晶界敏化 , 增加 SCC 敏感性[ 13-14] .而且从图 1(a)所示的 3Cr17Ni7Mo2SiN 不锈钢的金相形貌可见, 其晶界 显相不均匀, 蚀痕较宽 , 表现出一定的晶界敏化倾 向.00Cr22Ni5Mo3N 不锈钢中 C 含量较低 ,可以有 效降低晶界敏化带来的不利影响. 此外 ,Cr 、Mo 元素是主要的表面致钝化元素 , 能提高不锈钢的耐蚀性[ 15] .00Cr22Ni5Mo3N 不锈 钢中 Cr 和 Mo 的含量均高于 3Cr17Ni7Mo2SiN , 这 导致了前者表面钝化膜的稳定性和致密性都高于后 者, 因此在酸性溶液中 00Cr22Ni5Mo3N 不锈钢表 面更能耐酸的溶解.钝化膜稳定存在能够有效抑制 氢和铁离子(铬离子)在膜层中的传输, 也就降低了 H2S 和 HS -与膜下金属的反应 ,抑制了活性氢原子 在金属表面的形成[ 16] , 从而降低了氢脆对金属的损 害 ,降低了发生氢致开裂型 SCC 的倾向 [ 12] . 在溶液 1 中, 由于溶液的 pH 值较低, 而且溶液 中 H2S 含量达到饱和, 产生的 H +和 Cl -会对钝化 膜产生快速溶解, 从而破坏钝化膜的完整性,导致氢 向金属中扩散 ,促进钝化膜的进一步溶解和 SCC 的 发生[ 17] ,使 00Cr22Ni5Mo3N 不锈钢在该条件下发 生明显的 SCC , 而随着溶液 pH 值的升高或 H2S 含 量的降低, 00Cr22Ni5M o3N 不锈钢的钝化膜稳定性 增加 , 其 SCC 敏感性大大降低.3Cr17Ni7Mo2SiN 由于含碳量高,含钝化元素较低 ,因此其钝化膜较容 易被破坏 ,所以在四种实验介质中其耐 SCC 的能力 都较低 . 图 5 是 3Cr17Ni7M o2SiN 和 00C r22Ni5M o3N 不锈钢在较高 pH 值的介质(溶液 2)中的主裂纹断 口的SEM 微观形貌 .3Cr17Ni7Mo2SiN 的断口为脆 性断口 , 00Cr22Ni5M o3N 不锈钢的断口具有一定的 图 5 溶液 2中 SSRT 试样断口 SEM 微观形貌.(a)3C r17Ni7Mo2SiN ;(b)00Cr22Ni5Mo3N Fig.5 SEM fractographs of 3Cr17Ni7Mo2SiN (a)and 00C r22Ni5Mo3N (b)in Solution 2 · 322 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷