刘 昕*，王振源，徐银炼，刘 欧，任 虎
（大连船舶重工集团爆炸加工研究所有限公司，辽宁 大连 116023）
摘 要：本文针对N10276复合板按ASTM G28-B法进行腐蚀试验数值不合格问题，进行了热处理和金相试验研究。结果表明：复层N10276组织中出现大量脆性相是产生该问题的主要原因。为恢复复层N10276的耐蚀性能，采用1100℃´90 min的固溶+580℃×12 h回火的热处理方式，既消除了复层N10276组织中的脆性相，又使复合板中Q345R钢材的力学性能得到了优化，从而使复合板的复层N10276耐蚀性能得到了恢复，复合板力学性能满足标准要求。
关键词：N10276；复合板；晶间腐蚀；热处理；金相组织
0 引 言
N10276是一种镍-铬-钼合金材料，对局部腐蚀有很强的抵抗能力，同时对氧化和还原介质都有突出的抗腐蚀能力，在化工和石化领域得到了广泛应用，这种材料尤其适合在高温、混有杂质的无机酸和有机酸、海水腐蚀环境中使用[1]。由于N10276材料非常昂贵，设备完全采用N10276成本太高，因此，一般均采用N10276/Q345R复合板。然而，N10276/Q345R复合板在加工过程中的不当热处理[2]，会破坏复层N10276的抗腐蚀能力，显著降低复合板的使用寿命。本文将针对N10276+Q345R复合板的复层N10276因热处理制度不合理导致其按G28-B法进行晶间腐蚀试验后试样表面出现大量腐蚀坑，腐蚀速率远远大于2 mm/y的情况，采用重新热处理的试验方法，探索出正确的热处理制度，既恢复复合板复层N10276的抗晶间腐蚀特性，又保证复合板的力学性能满足相关标准要求。
1 试验材料
试验材料为N10276+Q345R复合板，厚度为（3+10）mm，复板N10276镍基合金和基板Q345R碳钢的化学成分和力学性能如表1、表2所示。
基板Q345R是压力容器用钢板，有良好的冲击韧性，其热处理一般为正火，以提高强度和韧性，细化晶粒，改善组织[3]。N10276+Q345R复合板先采取了920℃保温30 min正火处理。处理后按NB/T47002.2 -2009《压力容器用爆炸焊接复合板 第2部分：镍-钢复合板》标准，检验复合板拉伸、冲击、弯曲、剪切等各项力学性均符合标准要求（详见表3）。按ASTM G28-B法《氧化性盐、酸混合试验》（腐蚀溶液配比：23% H2SO4 +1.2%HCL +1%FeCl3 +1%CuCl2），对复层N10276进行腐蚀试验，腐蚀速率为：48.6 mm/y、62.3 mm/y，远远超出目标值≤2 mm/y。晶界腐蚀试验试样宏观照片见图1，微观照片见图2。
图1 经920℃正火后复层N10276晶界腐蚀试验试样的宏观照片
图2 经920℃正火后复层N10276晶界腐蚀试验试样的金相照片
2 热处理试验
从图1中，看到试样表面已出现很多腐蚀坑，有些已贯穿整个试样。复层N10276属于Ni-Mo-Cr-Fe-W系镍基合金。该合金中Cr、Mo、W的加入使得N10276在氧化性盐、混合酸等环境有很好的耐腐蚀能力，然而经过920℃保温30 min正火处理后，其非常容易腐蚀。图2为图1左侧试样中部的金相照片，可以清楚地看到较宽的晶界，那是因为920℃正火导致大量的金属间化合物沉淀在晶界，这些金属间化合物是一种含高Cr、Mo的Fe-Cr/Fe-Mo金属间化合物s相，其导致晶界附近形成贫铬/钼区[4~6]。晶界的金属间化合物s相与晶界附近的贫铬/钼区，在强氧化性介质中便会发生选择性溶解，从而造成晶间腐蚀。
结合复层N10276镍基合金和基层Q345R的热处理特点[7,8]，对以上正火后的N10276+Q345R复合板试样，分别进行1100℃´30 min固溶+580℃×12 h回火、1100℃´90 min固溶+580℃×12 h回火热处理试验。随后按NB/T47002.2 -2009检验力学性能，按ASTM G28-B法检验复层的晶间腐蚀试验，试验结果见表3。对比表3中的数据，发现1100℃´30 min固溶+580℃×12 h回火后复合板的屈服强度和抗拉强度有所提高，界面剪切强度稍有降低。随着固溶保温时间的延长，这个趋势越明显。三种热处理状态下，复合板的各项力学性能都符合NB/T 47002.2-2009标准要求。但是经1100℃´30 min固溶+580℃×12 h回火后复层的腐蚀速率为16.2 mm/y、25.5 mm/y，虽然与2 mm/y还有很大的差距，但比920℃保温30 min正火处理后的腐蚀速率降低了一半多。图3为其经ASTM G28-B法后试样的宏观照片，与图1比较，表面的腐蚀坑已明显减少。1100℃´90 min固溶+580℃×12 h回火后复层的腐蚀速率已降低到0.83 mm/y、0.88 mm/y，晶间腐蚀试验后试样宏观照片见图4，试样表面光滑，具有金属光泽，无明显腐蚀痕迹。其微观照片见图5，晶界无析出物聚集。这说明，复层N10276在920℃正火形成的金属间化合物s相，可以通过再次热处理，使其溶解，在晶界消失，再固溶如晶粒里。
图3 经1100℃×30 min固溶后复层N10276晶界腐蚀试验试样的宏观照片
图4 经1100℃×90 min固溶后复层N10276晶界腐蚀试验试样的宏观照片
图5 经1100℃×90 min固溶后复层N10276晶界腐蚀试验试样的金相照片
3 结 论
（1） N10276+Q345R复合板经920℃正火后，复层N10276材料内形成大量的金属间化合物s相，破坏了N10276复层材料的抗晶间腐蚀性能。
（2） 采用1100℃´90 min的固溶+580℃×12 h回火的热处理制度，可使N10276材料恢复良好的抗晶间腐蚀性能，复合板力学性能满足标准要求。
参考文献：
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