吴从风等：合金元素对316LN不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响 1161 屈服强度分别增加34MPa和9MPa:但Mo含量的升 合金中N含量的小范围波动造成的.虽然Mo对 高会显著降低316LN的延伸率.从晶粒大小的变化 316LN的室温力学性能影响程度微弱，但相关研究 趋势（图8(a))来看，Mo含量增加，316LN的晶粒尺 表明的，Mo元素的增加可显著提高奥氏体不锈钢的 寸有微弱的减小，但总体变化不大，这也可能是四个 高温强度 60 38 650(b) 抗拉强度 36 600 56 34 550 52 30 500 延伸率 450 48 26 44 24 350 屈服强度◆ 300 2.0 2.5 3.0 3.5 1. 2.0 2.5 3.0 3.5 组质量分数/% 钼质量分数/% 图8Mo含量对316LN的品粒尺寸(a)和力学性能(b)的影响 Fig.8 Effect of Mo content on the grain size (a)and mechanical properties (b)of 316LN Ni原子的加入使得Fe基固溶体的点阵常数减 和在1050℃时0.5s应变速率下的变形组织 小，因此其固溶强化作用很弱.由图9(a)可知，随 (图10(b)).由图可知：由于Ni1合金的Cr/Ni当 着Ni含量的变化，316LN的抗拉强度和屈服强度分别 量比值较高(1.55)a,使得合金先在枝干部位析出 在608~627MPa和300~327MPa内变化，延伸率在 δ铁素体相，这些δ铁素体有利于动态再结晶的进 50%~56%变化，三者变化程度都很小.考虑到其他 行团：而不含δ铁素体的其他合金（如M号合金， 元素的微量波动，Ni元素的变化对316LN室温力学性 Cr/Ni为1.34，图10(c,d))在同等热变形条件下 能的影响可以忽略 原始晶界只发生了晶界弯曲。因此，与其他成分合金 图9(b)表明当Ni质量分数为11.24%时316LN 相比，N1合金在同等的热加工和固溶处理后晶粒更 的晶粒尺寸较大，当Ni含量升高后，晶粒大小基本无 为粗大，但这是由组织造成的，并不是单纯的N含 变化.图10显示N1合金的原始铸态组织（图10(a) 量造成的 60 650(a) 抗拉强度 60 (b) 55 600 56 50 550 延伸率 45 500 52 40 450 48 35 400 44 30 。屈服强度 25 300 40 20 11.011.512.012.513.013.514.014.5 11.011.512.012.513.013.514.014.5 镍质量分数/% 镍质量分数/% 图9Ni含量对316LN的力学性能(a)和品粒尺寸(b)的影响 Fig.9 Effect of Ni content on the mechanical properties (a)and grain size (b)of 316LN 2.2合金元素对抗点蚀性能的影响 的点蚀电位E,和维钝电流密度1，变化最为明显，表明 图11为316LN的极化曲线（电极电位Es-电极 Cr和Mo是影响3l6LN点蚀性能的主要元素.多数研 电流密度1g曲线)及点蚀电位和维钝电流密度随化 究认为8-9，奥氏体不锈钢表面形成的钝化膜为双层 学成分的变化.由图可知，所有成分的试样均存在明 结构，内层为氧化物隔离层，厚度较大，外层为包含合 显的钝化区，表明它们均具有一定的钝化能力.由 金中金属组分的氢氧化物层，厚度较内层小.隔离层 图11(e,D可以看出，随着Cr及Mo含量的变化，试样 中的阳离子主要是Cr3·和Fe3·,而点缺陷总是伴随存吴从风等: 合金元素对 316LN 不锈钢的力学性能和点蚀性能的影响 屈服强度分别增加 34 MPa 和 9 MPa; 但 Mo 含量的升 高会显著降低 316LN 的延伸率． 从晶粒大小的变化 趋势( 图 8( a) ) 来看，Mo 含量增加，316LN 的晶粒尺 寸有微弱的减小，但总体变化不大，这也可能是四个 合 金 中 N 含量的小范围波动造成的． 虽 然 Mo 对 316LN 的室温力学性能影响程度微 弱，但 相 关 研 究 表明［15］，Mo 元素的增加可显著提高奥氏体不锈钢的 高温强度． 图 8 Mo 含量对 316LN 的晶粒尺寸( a) 和力学性能( b) 的影响 Fig． 8 Effect of Mo content on the grain size ( a) and mechanical properties ( b) of 316LN Ni 原子的加入使得 Fe 基固溶体的点阵常数减 小［14］，因此其固溶强化作用很弱． 由图 9( a) 可知，随 着 Ni 含量的变化，316LN 的抗拉强度和屈服强度分别 在 608 ～ 627 MPa 和 300 ～ 327 MPa 内变化，延伸率在 50% ～ 56% 变化，三者变化程度都很小． 考虑到其他 元素的微量波动，Ni 元素的变化对 316LN 室温力学性 能的影响可以忽略． 图 9( b) 表明当 Ni 质量分数为 11. 24% 时 316LN 的晶粒尺寸较大，当 Ni 含量升高后，晶粒大小基本无 变化． 图10 显示 Ni1 合金的原始铸态组织( 图10( a) ) 和在 1050 ℃ 时 0. 5 s － 1 应 变 速 率 下 的 变 形 组 织 ( 图 10( b) ) ． 由图可知: 由于 Ni1 合金的 Creq /Nieq当 量比值较高( 1. 55) ［16］，使得合金先在枝干部位析出 δ 铁素体 相，这 些 δ 铁 素 体 有 利 于 动 态 再 结 晶 的 进 行［17］; 而不 含 δ 铁 素 体 的 其 他 合 金( 如 M 号 合 金， Creq /Nieq为 1. 34，图 10 ( c，d) ) 在同等热变形条件下 原始晶界只发生了晶界弯曲． 因此，与其他成分合金 相比，Ni1 合金在同等的热加工和固溶处理后晶粒更 为粗大，但这是由组织造成的，并不是单纯 的 Ni 含 量造成的． 图 9 Ni 含量对 316LN 的力学性能( a) 和晶粒尺寸( b) 的影响 Fig． 9 Effect of Ni content on the mechanical properties ( a) and grain size ( b) of 316LN 2. 2 合金元素对抗点蚀性能的影响 图 11 为 316LN 的极化曲线( 电极电位 ESCE --电极 电流密度 lgi 曲线) 及点蚀电位和维钝电流密度随化 学成分的变化． 由图可知，所有成分的试样均存在明 显的钝 化 区，表 明 它 们 均 具 有 一 定 的 钝 化 能 力． 由 图 11( e，f) 可以看出，随着 Cr 及 Mo 含量的变化，试样 的点蚀电位 Ep和维钝电流密度 Ip变化最为明显，表明 Cr 和 Mo 是影响 316LN 点蚀性能的主要元素． 多数研 究认为［18--19］，奥氏体不锈钢表面形成的钝化膜为双层 结构，内层为氧化物隔离层，厚度较大，外层为包含合 金中金属组分的氢氧化物层，厚度较内层小． 隔离层 中的阳离子主要是 Cr 3 + 和 Fe 3 + ，而点缺陷总是伴随存 ·1161·